伺服系統(tǒng)技術(shù)(參考版)
2024-10-11 15:43本頁面
【正文】 絲杠的傳動效率 。 要求系統(tǒng)脈沖當(dāng)量 ，空載啟動時間 ，最 大進(jìn)給速度 ，試對系統(tǒng)進(jìn)行以下設(shè)計驗算： 計算減速傳動比 i，并分配傳動比； 等效轉(zhuǎn)動慣量計算，并驗算慣量匹配（計算齒輪轉(zhuǎn)動慣量時，選定齒輪 模數(shù) m=2mm,齒寬 b=20mm, ）； 快速空載啟動時電機軸的力矩和在最大載荷作用下所需的力矩； 傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度 Kmin( 取彈性模量 E=210GPa)。 圖示 絲杠工作臺系統(tǒng)的動力學(xué)模型 m K x c y 動力學(xué)平衡方程為 : 0)(22???? xykdtdycdtdym式中 : m 是絲杠工作臺的等效集中質(zhì)量 21 31 mmm ??c 是絲杠工作臺導(dǎo)軌的粘性阻尼系數(shù) k 是絲杠螺母機構(gòu)的綜合拉壓剛度 y 是工作臺的實際位移 x 是電機轉(zhuǎn)角折算到工作臺的等效位移，即指令位移 對上式拉氏變換 ,得系統(tǒng)傳遞函數(shù) : kcsmsksXsYsG???? 2)()()(化簡成二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式為 : 2222)( nnnsssG ????????令 mkn ?2?mcn ???2mkn ??mkc2??n??為絲杠工作臺系統(tǒng)的固有頻率 為系統(tǒng)縱向振動阻尼比 (即粘性阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比 ) 影響系統(tǒng)動特性的主要參數(shù)是 和 ，由 k、 m、 c 決定。 計算出某項不符合要求時，重新設(shè)計計算。 國外伺服電機品牌： 德國： SIEMENS公司、 INDRAMAL公司等 美國： AB公司、 PARKER公司 法國： ALSTHOM公司 國內(nèi)伺服電機生產(chǎn)廠家較多，集中在華東和華南地區(qū) 選擇導(dǎo)軌種類，確定阻尼比 由實驗可得到各種導(dǎo)軌的等價阻尼比，同時考慮系統(tǒng)的速度、穩(wěn)定性、 潤滑、材料等。 ?撥碼開關(guān)應(yīng)預(yù)置到 3檔，消除誤差為 3*= 反饋補償型的開環(huán)控制系統(tǒng)原理如下： 步進(jìn) 電機 M 驅(qū)動器 指令 脈沖 混合器 脈沖 補償 感應(yīng)同步器 測試器 e=s機 s電 補償脈沖 四、閉環(huán)伺服機械系統(tǒng)設(shè)計計算 ?采用步進(jìn)細(xì)分電路校正誤差： 實質(zhì)上是減小了步進(jìn)電機的步距角即角脈沖當(dāng)量，使轉(zhuǎn)子達(dá)到新穩(wěn)定點時的動能減小，振動減小，精度提高，特別是提高了低速時的平滑性。 例 : 測量得到的反向死區(qū)誤差為 ，系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為 , 試問撥碼開關(guān)應(yīng)預(yù)置到哪一檔才能實現(xiàn)死區(qū)的補償？ ?數(shù)字仿真誤差校正： 預(yù)先將誤差的數(shù)學(xué)模型輸入計算機，計算機一邊輸出工作指令，一方面計算誤差，輸出校正指令，形成附加運動，用以校正位移誤差。 傳動系統(tǒng)的力學(xué)模型可以簡化成如下圖所示的彈簧質(zhì)量系統(tǒng) 圖示 絲杠副傳動系統(tǒng)的力學(xué)模型 m 2KB KCmin KBR KN KNR 傳動系統(tǒng)的傳動剛度為： NRNCBRB KKKKKK1111211m i nm i n?????此公式計算的主要是 拉壓剛度 ，而絲杠本身的 扭轉(zhuǎn)剛度 比拉壓剛度大的 多，一般不予考慮 扭轉(zhuǎn)剛度計算公式為： )/(324r a dmNlGdK T ?? ? G為切變摸量 計算死區(qū)誤差 計算定位誤差 死區(qū)誤差又稱之為失動量，指啟動或反向時，系統(tǒng)的輸入與輸出 運動間的差值 產(chǎn)生死區(qū)誤差的原因 電氣系統(tǒng)和執(zhí)行元件的啟動死區(qū)（不靈敏區(qū)） 傳動機構(gòu)中的間隙 導(dǎo)軌副間的摩擦力 由綜合拉壓剛度而產(chǎn)生的死區(qū)誤差： m i n0KF??F為軸向負(fù)載力 由于傳動剛度變化引起定位誤差為： )11(m a x0m i n0 KKFk ???對于開環(huán)系統(tǒng) ?? )51~31(?k 為系統(tǒng)允許的定位精度 ?? 驗算固有頻率 固有頻率的計算公式為： mKnm i n??m 是工作臺質(zhì)量或 21 31 mmm ??工作臺 絲杠 三、開環(huán)伺服機械系統(tǒng)誤差分析 誤差來源 誤差校正 ? 步進(jìn)電機： 步進(jìn)電機的步距誤差，一般在 左右，突然啟動時有滯后， 停止時有超前，從整個系統(tǒng)的誤差看，這一誤差較小，通常忽略不計； 51??? 齒輪傳動： 齒輪副的傳動誤差和間隙會對系統(tǒng)造成誤差； ? 滾珠絲杠副傳動： 滾珠絲杠副的軸向間隙產(chǎn)生誤差，而且由于綜合拉壓 剛度不足，會產(chǎn)生傳動誤差； ? 其它傳動裝置： 聯(lián)軸器、齒型帶傳動和諧波齒輪傳動等都會對系統(tǒng)造成 傳動誤差。 計算時，按 P104，級數(shù)選擇曲線和傳動比分配曲線 目的： 為選擇步進(jìn)電機動力參數(shù)及進(jìn)行系統(tǒng)動態(tài)分析做基礎(chǔ) 圓柱體轉(zhuǎn)動慣量計算公式： 確定步進(jìn)電機動力參數(shù) 324 ldJ ?????????????? 22) )2(1( 21 ?pJJiJJJ Mszzmd折算到電機軸的等效轉(zhuǎn)動慣量 Jd計算公式為： ?步進(jìn)電機負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算： ?步進(jìn)電機最大靜轉(zhuǎn)矩確定： ??????????ipFipFipFJJTTTTTdmFfm2)122)(2(00m a x?? ????????~ a xmsTT ? 驗算慣量匹配 ?步進(jìn)電機最大啟動頻率確定： ?步進(jìn)電機最大運行頻率確定： 根據(jù)啟動頻率特性曲線： Tq 對應(yīng)的 fqmax ，實際運行的 fq fqmax 根據(jù)運行頻率特性曲線： TL 對應(yīng)的 fmax ，實際運行的 f fmax 電機軸上的總
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