數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)概述(編輯修改稿)
2025-01-18 16:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 3）工作臺(tái)正向運(yùn)動(dòng)，即有反饋脈沖 Pf+產(chǎn)生，當(dāng) Pf+＝１時(shí)，可逆計(jì)數(shù)器減１，此時(shí) Pe=Pc+－ Pf+=2－ 1＞ 0，伺服電動(dòng)機(jī)仍正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)繼續(xù)正向進(jìn)給。 （ 4）當(dāng) Pf+=2時(shí)， Pe=Pc+－ Pf+=2－ 2=0，則速度指令為零，伺服電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，工作臺(tái)停止在位置指令所要求的位置。 39 當(dāng)指令脈沖為反向 PC時(shí)，控制過程與正向時(shí)相同，只是 Pe＜ 0，工作臺(tái)反向進(jìn)給。 當(dāng)采用絕對(duì)式編碼器時(shí)，通常情況下，先將位置檢測(cè)的代碼反饋信號(hào)經(jīng)數(shù)碼－數(shù)字轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字脈沖信號(hào)，再進(jìn)行脈沖比較。 40 3. 脈沖比較器 (1)脈沖比較器概述 脈沖比較伺服系統(tǒng)是將 PC的脈沖符號(hào)與 Pf的脈沖符號(hào)相比較，得到脈沖偏差信號(hào) Pe。比較器為由加減可逆計(jì)數(shù)器組成的數(shù)字脈沖比較器，其組成框圖如圖 63所示。 41 PC+、 PC和 Pf+、 Pf的加、減定義見表 61。位置指令 含義 運(yùn)算 位置反饋 含義 可逆計(jì)數(shù)器運(yùn)算PC+ 正向運(yùn)動(dòng)指令 + Pf+ 正向位置反饋 －PC 反向運(yùn)動(dòng)指令 － Pf 反向位置反饋 ＋表 61 PC、 Pf的定義 42 脈沖分離電路的作用是：在加、減脈沖先后分別到來時(shí)，各自按預(yù)定的要求經(jīng)加法計(jì)數(shù)端或減法計(jì)數(shù)端進(jìn)入可逆計(jì)數(shù)器。若加、減脈沖同時(shí)到來時(shí)，則由該電路保證先作加法計(jì)數(shù)，然后再作減法計(jì)數(shù)，這樣可保證兩路計(jì)數(shù)脈沖均不會(huì)丟失。43 在脈沖比較伺服系統(tǒng)中，只有實(shí)現(xiàn)指令脈沖 PC和反饋脈沖 Pf的比較后，才能得出位置的偏差值 △P i，所以系統(tǒng)需要脈沖比較器。圖 64為一脈沖比較器，其工作原理是 A AA A A9為或非門； A A A A7為觸發(fā)器； A12為 8位移位寄存器； A A11為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器； A13為可逆計(jì)數(shù)器。當(dāng)PC+與 PC不同時(shí)輸出時(shí)，在 A1和 A5中同一時(shí)刻只有一路有脈沖輸出， A9輸出始終是低電平。如此時(shí)工作臺(tái)要做正向進(jìn)給，正向指令脈沖 Pc+出現(xiàn)，該脈沖經(jīng) A A A A4輸出，使可逆計(jì)數(shù)器 A13做加法計(jì)數(shù)。 4445 可逆計(jì)數(shù)器的內(nèi)容由 0變?yōu)檎龜?shù)，其輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換和放大后，使伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)正向移動(dòng)。工作臺(tái)移動(dòng)后，位置檢測(cè)元件測(cè)得代表工作臺(tái)位置的正向反饋脈沖 Pf+，該脈沖經(jīng) A A A A8輸出，使可逆計(jì)數(shù)器 A13做減法計(jì)數(shù)。此時(shí)，可逆計(jì)數(shù)器的內(nèi)容就是 Pc+和 Pf+的偏差值 Pe。當(dāng)可逆計(jì)數(shù)器的內(nèi)容變?yōu)?0時(shí)，說明偏差值 Pe=0，即工作臺(tái)的實(shí)際位置等于指令要求的位移，進(jìn)給過程結(jié)束。反向進(jìn)給時(shí)，反向指令脈沖 PC使可逆計(jì)數(shù)器做減法計(jì)數(shù)，反向反饋脈沖 Pf使可逆計(jì)數(shù)器做加法計(jì)數(shù)，其他過程和正向進(jìn)給相同。 46 但也有可能出現(xiàn)指令脈沖和反饋脈沖同時(shí)輸入的情況。如出現(xiàn)這種情況，為防止可逆計(jì)數(shù)器內(nèi)部操作因脈沖的 “ 競(jìng)爭(zhēng) ” 而產(chǎn)生誤操作，影響脈沖比較的可靠性，在指令脈沖和反饋脈沖進(jìn)入可逆計(jì)數(shù)器之前，要進(jìn)行脈沖分離。如脈沖比較器輸入端同時(shí)出現(xiàn)指令脈沖和反饋脈沖，則 A A5的輸出同時(shí)為 0，使 A9輸出為 1，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 A A11有脈沖輸出。 A10輸出的負(fù)脈沖同時(shí)封鎖 A3和 A7，使指令脈沖和反饋脈沖不能通過 A3和 A7而進(jìn)入可逆計(jì)數(shù)器。 47 A11的正脈沖輸出分成兩路，先經(jīng) A4輸出到可逆計(jì)數(shù)器做加法計(jì)數(shù)，再經(jīng) A12延時(shí)四個(gè)時(shí)針周期（由時(shí)鐘脈沖 PC產(chǎn)生）通過 A8輸出到可逆計(jì)數(shù)器做減法計(jì)數(shù)。由于脈沖比較器具有脈沖分離功能，所以在指令脈沖和反饋脈沖不同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，脈沖比較器進(jìn)行正常的脈沖信號(hào)比較。即使指令脈沖和反饋脈沖同時(shí)出現(xiàn)，也由硬件邏輯電路保證，先做加法計(jì)數(shù)，后做減法計(jì)數(shù)，保證了兩路的脈沖不會(huì)丟失。 48 相位比較伺服系統(tǒng) 相位比較伺服系統(tǒng)的檢測(cè)元件可以是旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器或磁柵等。其特點(diǎn)是將位置指令脈沖和反饋脈沖都變成某個(gè)載波脈沖的相位，在鑒相器中進(jìn)行相位比較，得到實(shí)際相位與給定位置相位的相位差 Δ 。原理框圖如圖 65所示。它主要由以下部分組成。 4950 （ 1）能輸出一系列具有一定頻率的脈沖信號(hào)，為伺服系統(tǒng)提供一個(gè)相位比較基準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。 （ 2）將來自計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)橄辔蛔兓盘?hào)的脈沖調(diào)相器。 （ 3）檢測(cè)工作臺(tái)位移的位置檢測(cè)元件（感應(yīng)同步器）。 （ 4）將控制信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn)行比較，輸出與相位差成正比電壓信號(hào)的鑒相器。 （ 5）將鑒相器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行功率和電壓放大的伺服放大器。 51 （ 6）實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械位移轉(zhuǎn)換的執(zhí)行元件。 根據(jù)感應(yīng)同步器工作在相位工作方式時(shí)有 其中， 。相位比較的實(shí)質(zhì)不是脈沖數(shù)量上的比較，而是脈沖相位之間的比較，如超前或滯后多少。實(shí)現(xiàn)相位比較的比較器為鑒相器。 由于旋轉(zhuǎn)變壓器，感應(yīng)同步器和磁柵等檢測(cè)信號(hào)為電壓模擬信號(hào)，同時(shí)這些裝置還有勵(lì)磁信號(hào)，故相位比較首先要解決信號(hào)處理問題，即怎樣形成指令相位脈沖和實(shí)際相位脈沖 。 52 脈沖 — 相位變換器又稱脈沖調(diào)相器，作用有兩個(gè)：一是通過對(duì)基準(zhǔn)脈沖進(jìn)行分頻，產(chǎn)生基準(zhǔn)相位脈沖 ，由該脈沖形成的正、余弦勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電壓頻率與 頻率相同，感應(yīng)電壓 ud的相位 隨著工作臺(tái)的移動(dòng)，相對(duì)于基準(zhǔn)相位 有超前或滯后；二是通過對(duì)指令脈沖 Pc+、 PC的加、減，再通過分頻產(chǎn)生相位超前或滯后于 的指令相位脈沖 。 53 由于指令相位脈沖 的相位 和實(shí)際相位脈沖 的相位 均以基準(zhǔn)相位脈沖 的相位 為基準(zhǔn)，因此， 和 通過鑒相器即能獲得 超前 ，還是 超前 ，或兩者相等。如(圖 66)所示為 Pc+=2時(shí)的相位比較波形圖。 (1)當(dāng)無進(jìn)給指令時(shí)，即 Pc+=0，工作臺(tái)靜止，指令脈沖的相位 與基準(zhǔn)脈沖相位 同相位，同時(shí)因工作臺(tái)靜止無反饋，故實(shí)際相位 也與基準(zhǔn)脈沖相位 同相位，經(jīng)鑒相器 ，則速度控制信號(hào)為零，伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，工作臺(tái)仍靜止，如圖 66a所示。54 (2)有正向進(jìn)給指令， Pc+=2，在指令獲得瞬時(shí)，工作臺(tái)仍靜止，此時(shí)，指令脈沖的相位 超前基準(zhǔn)相位 ，但實(shí)際位置相位 保持不變，經(jīng)鑒相器 ，速度控制信號(hào)大于零，伺服電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)正向移動(dòng)，如圖 66b所示。 (3)隨著工作臺(tái)的正向移動(dòng)，有反饋信號(hào)產(chǎn)生，由此產(chǎn)生的實(shí)際相位 超前基準(zhǔn)相位 ，但 仍超前 ，經(jīng)鑒相器 ，速度控制信號(hào)仍大于零，伺服電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)仍正向移動(dòng)，如圖 66c所示。 55圖 66 相位比較波形圖 56圖 66 相位比較波形圖 57 (4)隨著工作臺(tái)的繼續(xù)正向移動(dòng)，實(shí)際相位 超前基準(zhǔn)相位 的數(shù)值增加，當(dāng) 時(shí)，經(jīng)鑒相器 ，速度控制信號(hào)為零，伺服電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，工作臺(tái)停止在指令所要求的位置上，如圖 66d所示。 當(dāng)進(jìn)給為反向指令時(shí)，相位比較同正向進(jìn)給類似。所不同
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