伺服系統(tǒng)技術(shù)-wenkub.com
2024-10-07 15:43 本頁(yè)面
【正文】 系統(tǒng)固有頻率 。 絲杠工作臺(tái)縱振（水平方向）系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化為下圖所示的動(dòng)力學(xué)模型，即 彈簧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)。 選擇伺服電機(jī)類(lèi)型 交流伺服電機(jī)和直流伺服電機(jī)各有其有特點(diǎn)，根據(jù)系統(tǒng)要求確定，對(duì)于伺服 進(jìn)給系統(tǒng)而言，要求伺服電機(jī)具有： ?調(diào)速范圍寬且穩(wěn)定，速比大，低速（ ）時(shí) ,速度穩(wěn)定性仍好； ?負(fù)載特性硬（受負(fù)載沖擊，速度穩(wěn)定性好），過(guò)載能力強(qiáng)； ?響應(yīng)速度快，從零轉(zhuǎn)速到 1500r/min，時(shí)間在 ，角加速度達(dá) 400rad/s2 ?能夠頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、加減速等。 機(jī)械校正： 提高機(jī)械裝置自身的精度，減少誤差，如消隙、減少等效轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量、提高傳動(dòng)剛度、提高固有頻率等； 電子校正： ?反向死區(qū)補(bǔ)償： 利用反向死區(qū)補(bǔ)償電路調(diào)整撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償電路 電路具有自動(dòng)判斷方向的改變，并在反向時(shí)發(fā)出補(bǔ)償命令的功能，補(bǔ)償脈 沖可以達(dá)到幾百個(gè)。 ? 傳動(dòng)級(jí)數(shù)的分配原則： 傳動(dòng)比逐級(jí)增加（或前小后大原則），使輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小。 5. 3 伺服機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、系統(tǒng)方案確定 典型的開(kāi)環(huán)控制位置伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)、數(shù)控 x、 y工 作臺(tái)、機(jī)器人的關(guān)節(jié)移動(dòng)等。 5. 4 交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng) 一、交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成 由伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器組成 ? 伺服電機(jī) 包括永磁同步電機(jī)、鼠籠式異步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī) ? 伺服驅(qū)動(dòng)器 采用電流型脈寬調(diào)制（ PWM）三相逆變器、電流環(huán)為內(nèi)環(huán)、速度環(huán)為外環(huán) 的多環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng) 按照伺服電機(jī)類(lèi)型將交流伺服系統(tǒng)分為兩大類(lèi)： 異步型交流伺服系統(tǒng)（ IM） 同步型交流伺服系統(tǒng)（ SM） 正弦波電流驅(qū)動(dòng)的永磁交流伺服系統(tǒng) 矩形波電流驅(qū)動(dòng)的無(wú)刷直流伺服系統(tǒng) 二、異步交流伺服電機(jī) 轉(zhuǎn)速公式： )1(60 sfn p ??00nn ns ?? 其中： f為電源頻率 s為轉(zhuǎn)差率 p為極對(duì)數(shù) n0為同步轉(zhuǎn)速： 通常采取恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速：即在調(diào)速時(shí)， 轉(zhuǎn)矩維持在 Tmax,氣隙磁通也在 max?fUCfEC ??m a x?f為加在定子繞組的電源頻率 E為定子繞組的電勢(shì) C為常數(shù) 其中： U為電機(jī)的外加電壓 ? 控制方式 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)控制電壓的大小或相位達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的 目的，有三種方式： fn p600 ?? 幅值控制： 調(diào)節(jié)控制電壓幅值大小，改變轉(zhuǎn)速 ? 相位控制： 調(diào)節(jié)控制電壓的相位角，改變轉(zhuǎn)速 ? 幅值相位控制（電容控制）： 調(diào)節(jié)控制電壓時(shí)，相位角隨之改變，達(dá)到改變轉(zhuǎn)速目的 ? 工作特性 機(jī)械特性： 轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線 調(diào)節(jié)特性： 轉(zhuǎn)速和控制電壓的關(guān)系曲線 圖 3 交流電機(jī)的靜態(tài)特性 控制繞組 勵(lì)磁繞組 輸出特性 P=f(n)： 控制電壓不變時(shí)，輸出功率和轉(zhuǎn)速 的關(guān)系曲線，是有最大值的拋物線，當(dāng)堵轉(zhuǎn)或空轉(zhuǎn)時(shí)，輸出功率為零， 輸出功率的最大值在 n=55%n空轉(zhuǎn)。 最高運(yùn)行頻率與速度關(guān)系 .根據(jù)工作臺(tái)的最高速度 vmax選擇步進(jìn)電機(jī)最高運(yùn)行頻率 fmax ?m a xm a x fv ??350m a x m a xvf ?由 得 注意量綱： vmax (m/min) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與加減速性能 步進(jìn)電機(jī)的加減速性能與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所產(chǎn)生的慣性力矩有關(guān) 慣性力矩： dtdJM ?? ?轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角加速度越大，步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率越低，加減速性能越差，越容易失步。 2 3 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的三種運(yùn)行方式： ? 單三拍時(shí)： A— B— C,— A— B— C… ?340133 6 03 6 0 ????? Zkm?4 ? 雙三拍時(shí)： ? 單雙拍（即六拍）時(shí)： ?40233 6 03 6 0 ????? Zkm?AB— BC— CA, — AB— BC— CA… A— AB— B— BC — C— CA,A— AB— B— BC — C— CA … 二、步進(jìn)電機(jī)的種類(lèi) 按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為三種： 反應(yīng)式 (VR， Variable Reluctance） 永磁式 (PM， Permanent Mag) 混合式 (HB,Hybrid) 按勵(lì)磁相數(shù)分：有三相、四相、五相等步進(jìn)電機(jī) 按運(yùn)轉(zhuǎn)方式分：有旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電機(jī)和直線式步進(jìn)電機(jī) ? 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)利用磁阻轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，步矩角小，性?xún)r(jià)比高， 應(yīng)用廣泛，但動(dòng)態(tài)性差 ? 永磁式步進(jìn)電機(jī)用永久磁鋼作為電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子，電磁阻尼大，步矩 角大，啟動(dòng)頻率低，功率小 ? 混合式步進(jìn)電機(jī)在永磁和變磁阻原理共同作用下，輸出轉(zhuǎn)矩大，步矩角 小結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高 步進(jìn)電機(jī)型號(hào)表示： BF 勵(lì)磁繞組相數(shù)或代號(hào) 反應(yīng)式 (BY永磁式 、 BYG混合式 )步進(jìn)電機(jī) 電機(jī)外徑 （ mm) 三、步進(jìn)電機(jī)的性能參數(shù) 齒距角 α z：轉(zhuǎn)子相鄰兩齒的夾角 步距角 α ：步進(jìn)電機(jī)每接受一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定的角度 最大靜轉(zhuǎn)矩 Tmax：在規(guī)定的通電相數(shù)下，轉(zhuǎn)矩的最大值 ZZ 360??Zkm360??m：定子繞組相數(shù) Z：轉(zhuǎn)子的齒數(shù) k：通電狀態(tài)系數(shù) K=1 單拍或雙拍 K=2 單雙拍 定子繞組每改變一次通電的方式，稱(chēng)為“一拍” 四、步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性 距角特性：?jiǎn)蜗嗤ㄈ腩~定通電時(shí)，其靜轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的關(guān)系 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：相鄰兩通電狀態(tài)時(shí)，矩角特性交點(diǎn)的靜轉(zhuǎn)矩，反映了電機(jī)的 承載能力 最高啟動(dòng)頻率 fq max：步進(jìn)電機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)不失步達(dá)到穩(wěn)速所允許的最高輸入脈沖頻率（可以是空載下或有負(fù)載下） 最高運(yùn)行頻率 fmax：步進(jìn)電機(jī)不失步運(yùn)行時(shí)，輸入脈沖的最高頻率 繞組的電流越大，靜轉(zhuǎn)矩越
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