伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)東北大學(xué)-資料下載頁(yè)
2025-05-07 22:25本頁(yè)面
【正文】 54 單電壓驅(qū)動(dòng)電路 的優(yōu)點(diǎn)是線路簡(jiǎn)單 ， 缺點(diǎn)是電流上升不夠快 ， 高頻時(shí)帶負(fù)載能力低 。 高低壓驅(qū)動(dòng)電路 的優(yōu)點(diǎn)是在較寬的頻率范圍有較大的平均電流 ，能產(chǎn)生較大且穩(wěn)定的平均轉(zhuǎn)矩 ， 其缺點(diǎn)是電流波頂有谷點(diǎn) 。 斬波驅(qū)動(dòng)電路 雖然復(fù)雜 ， 但它的優(yōu)點(diǎn)比較突出： （ 1） 繞組的脈沖電流邊沿陡 ， 快速響應(yīng)好 。 （ 2） 功率小 ， 效率高 。 因?yàn)殡娐窡o(wú)外接電阻 Rc， 而采樣電阻 Re又很小 （ 一般 左右 ） ， 所以整個(gè)系統(tǒng)的功耗下降很多 ， 相應(yīng)地提高了效率 。 （ 3） 輸出轉(zhuǎn)矩恒定 。 由于采樣電阻 Re的反饋?zhàn)饔?， 使繞組中電流可以恒定在額定電流數(shù)值左右 ， 而且不隨步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速而變化 ， 從而保證在很大的頻率范圍內(nèi) ， 步進(jìn)電機(jī)都能輸出恒定的轉(zhuǎn)矩 。 2022/6/4 55 （ 4）調(diào)頻調(diào)壓電路 在電源電壓一定時(shí) ， 步進(jìn)電機(jī)繞組電流的上沖值是隨工作頻率的升高而降低的 ， 使輸出轉(zhuǎn)矩隨電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高而下降 。 要保證步進(jìn)時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩就需要提高供電電壓 。 從上述的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)看 ， 為了提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速響應(yīng) ， 采用提高供電電壓 、 加快電流上升的措施 。 但在低頻工作時(shí) ， 步進(jìn)電機(jī)的振蕩加劇 ， 甚至失步 。 從原理上講 ， 為了減小低頻振蕩 ， 應(yīng)使低速時(shí)繞組中的電流上升沿較平緩 ， 這樣才能使轉(zhuǎn)子在到達(dá)新的穩(wěn)定平衡位置時(shí)不產(chǎn)生過(guò)沖 。 而在高速使則用使電流前沿陡 ， 以產(chǎn)生足夠的繞組電流 ， 才能提高步進(jìn)電機(jī)的帶負(fù)載能力 。 這就要求驅(qū)動(dòng)電源對(duì)繞組提供的電壓與電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率建立直接關(guān)系 ， 即 低頻時(shí)用較低的電壓供電 ， 高頻時(shí)用較高電壓供電 。 電壓隨頻率可以由不同的方法實(shí)現(xiàn) ， 如 分頻來(lái)調(diào)壓 、 隨電壓頻率線性地變化 等 。 2022/6/4 56 （ 5）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)細(xì)分的驅(qū)動(dòng)原理 在前述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理中 ， 講到步距角由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的齒距角及繞組相數(shù)等電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)所決定 。 在實(shí)際應(yīng)用中 ， 為了提高進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的分辨率 ， 要求對(duì)步距角進(jìn)一步細(xì)分 。 在不改變步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)的前提下 ，為了達(dá)到這一目的 ， 將額定電流以階梯波的方式輸入 。 此時(shí)電流分成多個(gè)臺(tái)階 ， 則轉(zhuǎn)子就以同樣的步數(shù)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)的固定步距角 。 這樣將一個(gè)步距角細(xì)分成若干步的驅(qū)動(dòng)方法稱為 細(xì)分驅(qū)動(dòng) 。 獲得階梯電流一般有兩種方法 ： 一是先產(chǎn)生時(shí)序脈沖 ， 放大后在電動(dòng)機(jī)電樞內(nèi)疊加 ， 電樞繞組是它們的公共負(fù)載； 二是先在加法器內(nèi)將時(shí)序脈沖疊加成階梯電壓 ， 后進(jìn)行放大 ， 在電樞內(nèi)獲得階梯電流波形 。 細(xì)分驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是使步距角減小 、 運(yùn)行平穩(wěn) ， 提高勻速性 ， 并能減弱或消除振蕩 。 2022/6/4 57 提高步進(jìn)式伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)精度的措施 步進(jìn)式伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的質(zhì)量、機(jī)械傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量以及控制電路的完善與否，減小步距角，采用精密傳動(dòng)副，減小傳動(dòng)鏈中傳動(dòng)間隙等。但這些因素往往由于結(jié)構(gòu)和工藝的關(guān)系而受到一定的限制。為此，需要從控制方法上采取一些措施，彌補(bǔ)其不足。 所謂細(xì)分線路，是把步進(jìn)電機(jī)的一步再分得細(xì)一些。如十細(xì)分線路，將原來(lái)輸入一個(gè)進(jìn)給脈沖步進(jìn)電機(jī)走一步變?yōu)檩斎?10個(gè)脈沖才走一步。換句話說(shuō)，采用十細(xì)分線路后，在進(jìn)給速度不變的情況下，可使脈沖當(dāng)量縮小到原來(lái)的 1／ 10。 2022/6/4 58 若無(wú)細(xì)分，定子繞組的電流是由零躍升到額定值的，相應(yīng)的角位移如圖(a)所示。采用細(xì)分后，定子繞組的電流要經(jīng)過(guò)若干小步的變化，才能達(dá)到額定值，相應(yīng)的角位移如圖 (b)所示。 2022/6/4 59 齒隙補(bǔ)償又稱反向間隙補(bǔ)償。 機(jī)械傳動(dòng)鏈在改變轉(zhuǎn)向時(shí)，由于齒隙的存在，會(huì)引起步進(jìn)電機(jī)的空走，而無(wú)工作臺(tái)的實(shí)際移動(dòng)。 在開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)中，這種齒隙誤差對(duì)于機(jī)床加工精度具有很大的影響，必須加以補(bǔ)償。 齒隙補(bǔ)償?shù)脑硎牵合葴y(cè)出齒隙的大小，在加工過(guò)程中，每當(dāng)檢測(cè)到工作臺(tái)的進(jìn)給方向改變時(shí)，在改變后的方向增加進(jìn)給脈沖指令，用以克服因步進(jìn)電機(jī)的空走而造成的齒隙誤差。 2022/6/4 60 在步進(jìn)式開(kāi)環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，絲杠的螺距積累誤差直接影響著工作臺(tái)的位移精度，若想提高開(kāi)環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的精度，就必須予以補(bǔ)償。 補(bǔ)償原理 : 通過(guò)對(duì)絲杠的螺距進(jìn)行實(shí)測(cè)，得到絲杠全程的誤差分布曲線。 誤差有正有負(fù)，當(dāng)誤差為正時(shí)，表明實(shí)際的移動(dòng)距離大于理論的移動(dòng)距離，應(yīng)該采用扣除進(jìn)給脈沖指令的方式進(jìn)行誤差的補(bǔ)償，使步進(jìn)電機(jī)少走一步； 當(dāng)誤差為負(fù)時(shí)，表明實(shí)際的移動(dòng)距離小于理論的移動(dòng)距離，應(yīng)該采取增加進(jìn)給脈沖指令的方式進(jìn)行誤差的補(bǔ)償，使步進(jìn)電機(jī)多走一步。 2022/6/4 61 具體的做法是： (1)安置兩個(gè)補(bǔ)償桿分別負(fù)責(zé)正誤差和負(fù)誤差的補(bǔ)償； (2)在兩個(gè)補(bǔ)償桿上，根據(jù)絲杠全程的誤差分布情況及如上所述螺距誤差的補(bǔ)償原理，設(shè)補(bǔ)償開(kāi)關(guān)或擋塊； (3)當(dāng)機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)，安裝在機(jī)床上的微動(dòng)開(kāi)關(guān)每與擋塊接觸一次，就發(fā)出一個(gè)誤差補(bǔ)償信號(hào)，對(duì)螺距誤差進(jìn)行補(bǔ)償，以消除螺距的積累誤差。 2022/6/4 62 2022/6/4 63 步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口技術(shù)
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