伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)東北大學(xué)-wenkub.com
2025-05-04 22:25 本頁(yè)面
【正文】 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。 齒隙補(bǔ)償?shù)脑硎牵合葴y(cè)出齒隙的大小，在加工過程中，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。采用細(xì)分后，定子繞組的電流要經(jīng)過若干小步的變化，才能達(dá)到額定值，相應(yīng)的角位移如圖 (b)所示。 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。 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 。 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 。 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 。 從上述的驅(qū)動(dòng)電路來看 ， 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 。 （ 3） 輸出轉(zhuǎn)矩恒定 。 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) 。 實(shí)現(xiàn)脈沖分配可以采用如下兩種形式：一種是硬件脈沖分配 （ 或稱脈沖分配器 ） ， 另一種是軟件脈沖分配器 ， 是由計(jì)算機(jī)的軟件完成的 。 2022/6/4 35 2022/6/4 36 對(duì)矩頻特性曲線進(jìn)一步說明 因步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制繞組中存在電感 ， 相應(yīng)地有一定的電氣時(shí)間常數(shù) ， 所以控制繞組中電流增長(zhǎng)也有一個(gè)過程 。 （ 5） 連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的動(dòng)特性 __矩頻特性 描述連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運(yùn)行頻率之間的關(guān)系 運(yùn)行矩頻特性是描述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在連續(xù)運(yùn)行時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運(yùn)行頻率之間的關(guān)系，它是衡量步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承載能力的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。 而且隨著負(fù)載加大 （ 在允許的范圍內(nèi) ） ， 起動(dòng)頻率會(huì)進(jìn)一步降低 。 一般步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)中只給出起動(dòng)頻率和連續(xù)工作頻率 。 所謂正常工作就是指步進(jìn)電機(jī)不失步地工作 ， 即一個(gè)脈沖移動(dòng)一個(gè)步距角 。 當(dāng)控制電流很小時(shí) ， 最大靜轉(zhuǎn)矩與電流的平方成正比地增大 ，當(dāng)電流稍大時(shí) ， 受磁路飽和的影響 ， 最大轉(zhuǎn)矩 Tmax上升變緩 ， 電流很大時(shí)曲線趨向飽和 。 在靜態(tài)情況下 ， 如受外負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用 ，使轉(zhuǎn)子偏離它的平衡點(diǎn) ， 但沒有超過相鄰的 不穩(wěn)定平衡點(diǎn) ， 則當(dāng)外轉(zhuǎn)矩除去后 ， 轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下 ， 仍能回到原來的平衡點(diǎn) 。 如上所述 ， 在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下 ， 轉(zhuǎn)子有一定的 穩(wěn)定平衡點(diǎn) 。 π/2 （即 1/4齒距處） ，轉(zhuǎn)矩最大，轉(zhuǎn)矩方向是使轉(zhuǎn)子位置趨向失調(diào)角為零。 ，電磁轉(zhuǎn)矩 T=0。 2022/6/4 26 各項(xiàng)的矩角特性差異不應(yīng)該太大，否則會(huì)影響步距精度及引起低頻振蕩。但是為了能實(shí)現(xiàn)上述 “ 自動(dòng)錯(cuò)位 ” ，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)就必須滿足一定條件，而不能為任意數(shù)值。 mzK?360??2022/6/4 24 圖所示為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的展開圖。 實(shí)際中采用的是小步距角的步進(jìn)電機(jī)。 實(shí)際使用中 ， 單三拍通電方式由于在切換時(shí)一相繞組斷電 ，而另一相繞組開始通電容易造成失步 。 A相定子繞組的磁力線為保持磁阻最小 ， 給轉(zhuǎn)子施加力矩 ， 使相鄰轉(zhuǎn)子齒與之對(duì)齊 。 按使用頻率分：有高頻步進(jìn)電機(jī)和低頻步進(jìn)電機(jī) 。 按工作原理分： 有反應(yīng)式 （ 磁阻式 ） 、 電磁式 、 永磁式 、 永磁感應(yīng)式（ 混合式 ） 。 步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一周都有固定的步數(shù) ， 從理論上說其步距誤差不會(huì)累積 。 2022/6/4 16 步進(jìn)電機(jī)的工作原理及類型 步進(jìn)電機(jī) 是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)械角位移或直線位移的控制電機(jī) 。功率步進(jìn)盛行于 20世紀(jì) 70年代 ， 且控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單 ， 控制最容易 ， 維修最方便 ， 控制為全數(shù)字化 （ 即數(shù)字化的輸入指令脈沖對(duì)應(yīng)數(shù)字化的位置輸出 ） ， 這完全符合數(shù)字化控制技術(shù)的要求 ， 控制系統(tǒng)與步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路結(jié)為一體 。 具有 C軸控制的主軸與進(jìn)給伺服系統(tǒng)一樣 ， 為一般概念的位置伺服控制系統(tǒng) 。 2022/6/4 13 (4)按進(jìn)給驅(qū)動(dòng)和主軸驅(qū)動(dòng)分類 ① 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)是一般意義上的伺服系統(tǒng) ， 它包括： 速度控制環(huán)和位置控制環(huán) 。 另外在同樣體積下 ， 交流電機(jī)的輸出功率可比直流電機(jī)高 10%70%。 因此這種直流伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床上獲得了廣泛的應(yīng)用 。 （ 3） 按伺服電機(jī)類型 ① 直流伺服系統(tǒng) 、 細(xì)長(zhǎng)電機(jī) 最大限度地減小電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ， 所以能獲得最好的快速性 。 只是具有特殊要求 ， 才采用電液伺服系統(tǒng) 。 數(shù)空機(jī)床發(fā)展的初期 ， 多數(shù)采用電液伺服系統(tǒng) 。 任意角度控制是帶有角位移反饋的位置伺服系統(tǒng) ， 這種主軸坐標(biāo)具有進(jìn)給坐標(biāo)的功能 ， 稱為 “ C” 軸控制 。 ④ 電機(jī)應(yīng)能承受頻繁啟動(dòng) 、 制動(dòng)和反轉(zhuǎn) 。 ② 電機(jī)應(yīng)具有大的
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