數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)概述(參考版)
2025-01-02 16:53本頁(yè)面
【正文】 加于滑尺的相應(yīng)繞組上。經(jīng)過(guò)組合邏輯門(mén)，產(chǎn)生信號(hào) sin1和 sin cos1和 cos2。當(dāng)工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)，滑尺和定尺有位置偏差，產(chǎn)生反饋脈沖 Pf。 和cos0176。 8990 當(dāng)無(wú)實(shí)際值脈沖時(shí)，時(shí)鐘脈沖 CP直接加于分頻器，分頻結(jié)果輸出為參考信號(hào)。每個(gè)分頻器有兩路相差 90176。在數(shù)字電路中，對(duì)脈沖寬度的控制比較準(zhǔn)確和容易實(shí)現(xiàn)。如用傅立葉級(jí)數(shù)對(duì) U1和 U2進(jìn)行展開(kāi)，并消去高次諧波，則 U1和 U2信號(hào)的基波分量為： 88 可以看出，設(shè)法消除高次諧波的影響后，用脈寬調(diào)制的矩形波勵(lì)磁與正弦波勵(lì)磁在幅值工作方式下工作的功能完全相當(dāng)。則兩勵(lì)磁繞組信號(hào) U1和 U2為： 87 式中 A—— 矩形波的幅值 —— 正弦波勵(lì)磁中的電氣角，在此為影響矩形波寬度的參數(shù)。脈沖寬度調(diào)制實(shí)際上是用控制矩形波脈寬的方法來(lái)等效地實(shí)現(xiàn)正弦波勵(lì)磁，其波形如圖 514b所示。 86 感應(yīng)同步器滑尺繞組的勵(lì)磁可采用模擬量勵(lì)磁式和脈沖調(diào)寬式。壓控振蕩器（ VCO）將輸入的單極性直流電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)頻率的脈沖輸出。 8485 －頻率變換器 電壓－頻率變換器的作用是將鑒幅器輸出的電壓 UF變換成相應(yīng)的脈沖序列，并且脈沖序列的頻率與 UF電壓的高低成正比。 UF越大， θ 和 之間相位差越大。從圖中可見(jiàn)，由于 UF是 UE的平均值，它的大小與 e0信號(hào)的電動(dòng)勢(shì)幅值 E0m直接有關(guān)。這樣在 UE處得到了一單向脈動(dòng)的直流信號(hào)。由圖 514a可見(jiàn)，在 e0信號(hào)的 0～ π 區(qū)間， SL=1，使 S1接通， e0信號(hào)經(jīng) 、 S1，到達(dá)低通濾波器 Ⅱ 的輸入端 UE； e0信號(hào)的 π ～ 2π 區(qū)間， =1，使 S1接通， e0信號(hào)經(jīng) A反向器 A S2，到達(dá)低通濾波器 Ⅱ 的輸入端 UE。通過(guò)運(yùn)算放大器將信號(hào) 放大。輸入端的 e0是感應(yīng)同步器定尺繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由式 e0=E0msinωt 可知， e0是交變電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)工作臺(tái)到達(dá)進(jìn)給指令要求的位置并穩(wěn)定后，有 ，數(shù)顯裝置顯示的電氣角 ，實(shí)際上就是的位移角 ，即工作臺(tái)的位移量。只是工作臺(tái)向反向進(jìn)給，定尺與滑尺之間的位移角 滯后于勵(lì)磁信號(hào)的電氣角 ， ，使 跟隨 變化，直到到達(dá)負(fù)向指令要求的位置，工作臺(tái)又處于靜止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)， = ，定尺繞組電動(dòng)勢(shì)幅值 E0m=0，工作臺(tái)又處于靜止?fàn)顟B(tài)。若仍有 Pe=PC－ Pf＞ 0，則工作臺(tái)還沒(méi)有指令要求的位置，伺服電動(dòng)機(jī)繼續(xù)帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)，反饋脈沖 Pf和勵(lì)磁信號(hào)電氣角 繼續(xù)變化。此時(shí)定尺和滑尺間的位移角 超前于勵(lì)磁信號(hào)的電氣角 ，定尺繞組電動(dòng)勢(shì)幅值 E0m＞ 0，經(jīng)前置放大器、鑒幅器和電壓－頻率變換器，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的的反饋脈沖 Pf。因此，比較器輸出的位置偏差 Pe=PC－ Pf＞ 0，該偏差是一數(shù)字量，所以在比較器和伺服放大器之間設(shè)有數(shù)－模轉(zhuǎn)換器，使其成為伺服系統(tǒng)的速度給定信號(hào)。所以比較器輸出的位置偏差 Pe=PC－ Pf=0，伺服電動(dòng)機(jī)速度給定值為 0，工作臺(tái)繼續(xù)處于靜止?fàn)顟B(tài)。該數(shù)字脈沖一方面與指令脈沖作比較以獲得位置偏差信號(hào)，另一方面作為修改勵(lì)磁信號(hào)中 的設(shè)定輸入，使 跟隨 的變化。這項(xiàng)工作由鑒幅器來(lái)完成。利用這個(gè)原理，要測(cè)量定尺與滑尺之間移動(dòng)的位移角 ，可改變勵(lì)磁信號(hào) 角的設(shè)定值，然后，測(cè)量 E0m的大小，當(dāng)設(shè)定值 變化到使 E0m=0，即 時(shí)，就間接地通過(guò)設(shè)定值 獲得了定尺和滑尺之間位移角 的實(shí)際值。 76 當(dāng)正弦、余弦繞組的勵(lì)磁信號(hào)加入后，定尺繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： 式中 K—— 感應(yīng)系數(shù)； —— 定尺繞組與滑尺繞組的相對(duì)位移角； E0m—— 定尺繞組電動(dòng)勢(shì)幅值。 ⑧ 實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械位移轉(zhuǎn)換的執(zhí)行元件。 ⑥ 將定尺的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榉敌盘?hào)的鑒幅器。 ④ 檢測(cè)工作臺(tái)位移的位置檢測(cè)元件。 ② 將比較器輸出數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變成伺服電動(dòng)機(jī)模擬控制信號(hào)的數(shù) /模轉(zhuǎn)換器。 73 (1) 幅值比較伺服系統(tǒng)的組成 圖 612是采用感應(yīng)同步器作為位置檢測(cè)元件的幅值比較控制系統(tǒng)。幅值比較伺服系統(tǒng)常用感應(yīng)同步器和旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置檢測(cè)元件。 7172 幅值比較伺服系統(tǒng) 幅值比較伺服系統(tǒng)是以位置檢測(cè)信號(hào)的幅值變化來(lái)反映機(jī)械位移的大小，并以此作為位置反饋信號(hào)，與指令信號(hào)進(jìn)行比較構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)接于 端的 信號(hào)超前于 信號(hào)時(shí)， 領(lǐng)先于 從 1變?yōu)?0， 觸發(fā)器由 信號(hào)的下降沿觸發(fā)時(shí)， 端的 信號(hào)已為 0，所以 NE端也為 0，如圖 610b所示。 70 信號(hào)是超前還是滯后信號(hào)，可借助于 NE端來(lái)判斷?？梢酝ㄟ^(guò)低通濾波的方法取出它的直流分量，作為相位差 △ 的電平指示。有關(guān)信號(hào)的波形圖見(jiàn)圖 610。 69 信號(hào)也出現(xiàn)時(shí)， =1， =1，使兩與門(mén)輸出均為 0，或門(mén)輸出端 S=0。如 信號(hào)超前 信號(hào) △θ 相位， A信號(hào)來(lái)到時(shí)， B信號(hào)還沒(méi)有出現(xiàn)。式中為指令信號(hào)的二分之一分頻，為位置信號(hào)的二分之一分頻。圖 611為半加器鑒相線(xiàn)路及波形圖，指令信號(hào)和位置信號(hào)分別經(jīng)觸發(fā)器 進(jìn)入半加器。 ，所以使 序列脈沖中插入一個(gè) 序列脈沖 。 出現(xiàn)脈沖時(shí)， Q4和 B端均為 1，與非門(mén) Ⅱ 打開(kāi)，脈沖進(jìn)入最后的輸出端。當(dāng)輸入一個(gè) PC－ 指令脈沖時(shí)，觸發(fā)器 1的 Q1變?yōu)?1，觸發(fā)器 2的 Q2也變?yōu)?1，由于 為 0，封住了與非門(mén) Ⅰ ，所以扣除了一個(gè) 序列脈沖。 是指令脈沖的同步信號(hào)。 、 是由基準(zhǔn)脈沖發(fā)生器發(fā)出的在相位錯(cuò)開(kāi) 180176。 636465 利用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)器和 X計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)量到相位的變換時(shí)，必須使基準(zhǔn)脈沖在向兩計(jì)數(shù)器輸入的過(guò)程中，能加入一定的指令脈沖。結(jié)果使 X計(jì)數(shù)器的相位比較標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)器超前了（ 1= PC+/N360176。 62 實(shí)際工作中，輸入指令脈沖是在基準(zhǔn)脈沖觸發(fā)兩計(jì)數(shù)器的同時(shí)進(jìn)行的。 后，又變化了 1=（ PC/N） 360176。 。當(dāng)基準(zhǔn)脈沖信號(hào)觸發(fā)兩計(jì)數(shù)器后，兩計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)頻率相同，但相位卻不同。 6061 脈沖調(diào)相器的工作原理如下：回路中有標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)器和 X計(jì)數(shù)器，兩計(jì)數(shù)器的分頻數(shù)相同。一路輸入基準(zhǔn)分頻通道，通過(guò)分頻、分相和濾波電路得到兩相勵(lì)磁信號(hào) 和 ，并經(jīng)功放后加于感應(yīng)同步器滑尺的 sin繞組和 cos繞組作為勵(lì)磁，它們與基準(zhǔn)信號(hào)有確定的相位關(guān)系。圖 67為脈沖調(diào)相器的工作原理框圖，該系統(tǒng)分為基準(zhǔn)分頻通道和調(diào)相分頻通道兩部分。 在感應(yīng)同步器中，相位角 與直線(xiàn)位移 X成正比，當(dāng)采用旋轉(zhuǎn)變壓器時(shí)，相位角 即為角位移本身。2023=360176。/ 脈沖，即一個(gè)脈沖相當(dāng)于 176。=360176。如感應(yīng)同步器一個(gè)節(jié)距τ=2mm （相當(dāng) 360176。 58 鑒相器的輸出信號(hào)通常為脈寬調(diào)制波，需經(jīng)低通濾波器去高次諧波，變換為平滑的電壓信
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1