數(shù)控伺服系統(tǒng)概述(ppt56頁(yè))-展示頁(yè)
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【正文】 Ke─ 電勢(shì)常數(shù)； ω─ 電機(jī)轉(zhuǎn)速 （ 角速度 ） 。 直流伺服電機(jī)及工作特性 2023/1/18 1．直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu) 極靴 機(jī)殼 瓦狀永磁材料（定子） 電樞（轉(zhuǎn)子） 換向極 主磁極 定子 轉(zhuǎn)子 線圈 圖 圖 2023/1/18 ⑴ 靜態(tài)特性 電磁轉(zhuǎn)矩由下式表示 : （ ） KT — 轉(zhuǎn)矩常數(shù)； Φ— 磁場(chǎng)磁通； Ia — 電樞電流； TM — 電磁 轉(zhuǎn)矩 。 4． 按反饋比較控制方式分類 （ 1） 脈沖 、 數(shù)字比較伺服系統(tǒng) （ 2） 相位比較伺服系統(tǒng) （ 3） 幅值比較伺服系統(tǒng) （ 4） 全數(shù)字伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)的分類 2023/1/18 伺服電動(dòng)機(jī) 伺服電動(dòng)機(jī) 為數(shù)控伺服系統(tǒng)的重要組成部分 ， 是速 度和軌跡控制的執(zhí)行元件 。 （ 2） 主軸伺服系統(tǒng) 只是一個(gè)速度控制系統(tǒng) 。 動(dòng) 態(tài)響 應(yīng)好 、 轉(zhuǎn)速高和容量大 。 2） 交流伺服系統(tǒng) 交流感應(yīng)異步伺服電機(jī) （ 一般用于主軸伺服系 統(tǒng) ） 和永磁同步伺服電機(jī) （ 一般用于進(jìn)給伺服系統(tǒng) ） 。 優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速性能好 。 （ 2） 電氣伺服系統(tǒng) 伺服電機(jī) （ 步進(jìn)電機(jī) 、 直流電機(jī)和交流電機(jī) ） 優(yōu)點(diǎn)：操作維護(hù)方便 ， 可靠性高 。 缺點(diǎn)：液壓系統(tǒng)需要供油系統(tǒng) ， 體積大 。 2023/1/18 2． 按使用的執(zhí)行元件分類 （ 1） 電液伺服系統(tǒng) 電液脈沖馬達(dá)和電液伺服馬達(dá) 。 ? 由于位置環(huán)內(nèi)的許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。 位置控制調(diào)節(jié)器 速度控制 調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng) 檢測(cè)與反饋 單元 位置控制單元 速度控制單元 + + 電機(jī) 機(jī)械執(zhí)行部件 CNC插補(bǔ) 指令 實(shí)際位置反饋 實(shí)際速度反饋 2023/1/18 伺服系統(tǒng)的分類 ? 從理論上講，可以消除整個(gè)驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動(dòng)量。 ? 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代 CNC機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。因此，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。 位置控制調(diào)節(jié)器 速度控制 調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng) 檢測(cè)與反饋單元 位置控制單元 速度控制單元 + + 電機(jī) 機(jī)械執(zhí)行部件 CNC插補(bǔ) 指令 實(shí)際位置反饋 實(shí)際速度反饋 2023/1/18 伺服系統(tǒng)的分類 ? 半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。 ? 一般以功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。 對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求 2023/1/18 1． 按調(diào)節(jié)理論分類 （ 1） 開環(huán)伺服系統(tǒng) （ 2） 閉環(huán)伺服系統(tǒng) （ 3） 半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)的分類 指令 驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電機(jī) 工作臺(tái) 脈沖 伺服電機(jī) 速度檢測(cè) 速度控制 位置控制 位置檢測(cè) 伺服電機(jī) 速度控制 位置控制 工作臺(tái) 脈沖編碼器 指令 2023/1/18 伺服系統(tǒng)的分類 ? 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng) ?沒有位置測(cè)量裝置，信號(hào)流是單向的（數(shù)控裝置→ 進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。 （ 3） 反應(yīng)速度快 ， 電機(jī)必須具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 、 較大的 轉(zhuǎn)矩 、 盡可能小的機(jī)電時(shí)間常數(shù)和很大的加速度 (400rad / s2以上 )。 在高速時(shí)為恒功率控制 ， 具有足夠大 的輸出功率 。 0～ 24m / min。 3． 快速響應(yīng) 快速響應(yīng)是伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的重要指標(biāo) ， 它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度 。 2． 穩(wěn)定性好 穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下 ， 能在 短暫的調(diào)節(jié)過(guò)程后 ， 達(dá)到新的或者恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài) 。 2023/1/18 1． 精度高 伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能復(fù)現(xiàn)輸入量的精確程 度。電力電子驅(qū)動(dòng)裝置由 驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路 和 功率 放大器 組成。 2023/1/18 伺服系統(tǒng)的組成 組成： 伺服電機(jī) 驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制轉(zhuǎn)換電路 電子電力驅(qū)動(dòng)放大模塊 位置調(diào)節(jié)單元 速度調(diào)節(jié)單元 電流調(diào)節(jié)單元 檢測(cè)裝置 一般閉環(huán)系統(tǒng)為三環(huán)結(jié)構(gòu) ：位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)。如果說(shuō)C裝置是數(shù)控系統(tǒng)的 “ 大腦 ” ，是發(fā)布 “ 命令 ” 的“ 指揮所 ” ，那么進(jìn)給伺服系統(tǒng)則是數(shù)控系統(tǒng)的“ 四肢 ” ，是一種 “ 執(zhí)行機(jī)構(gòu) ” 。 該系統(tǒng)包括了大量的電力電子器件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，綜合性強(qiáng) 。伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置 (計(jì)算機(jī) )和機(jī)床的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。2023/1/18 第 6 章 數(shù)控伺服系統(tǒng) 2023/1/18 概 述 伺服系統(tǒng)是指以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。它接受來(lái)自數(shù)控裝置的進(jìn)給指令信號(hào)，經(jīng)變換、調(diào)節(jié)和放大后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行件，轉(zhuǎn)化為直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)又稱為位置隨動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、伺服機(jī)構(gòu)或伺服單元。 2023/1/18 概 述 進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)主要的子系統(tǒng)。它忠實(shí)地執(zhí)行由CNC裝置發(fā)來(lái)的運(yùn)動(dòng)命令，精確控制執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)方向，進(jìn)給速度與位移量。 2023/1/18 伺服系統(tǒng)的組成 位置調(diào)解 速度調(diào)解 電流調(diào)解 轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng) 工作臺(tái) 電流反饋 速度反饋 位置反饋 M G 位置、速度和電流環(huán)均由： 調(diào)節(jié)控制模塊 、 檢測(cè) 和 反饋 部分組成。 嚴(yán)格來(lái)說(shuō)：位置控制包括位置、速度和電流控制；速度 控制包括速度和電流控制。包括定位精度和輪廓加工精度。 直接 影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度 。 4． 調(diào)速范圍寬 調(diào)速范圍是指生產(chǎn)機(jī)械要求電機(jī)能提供的最高轉(zhuǎn)速 和最低轉(zhuǎn)速之比 。 5． 低速大轉(zhuǎn)矩 進(jìn)給坐標(biāo)的伺服控制屬于恒轉(zhuǎn)矩控制 ， 在整個(gè)速度 范圍內(nèi)都要保持這個(gè)轉(zhuǎn)矩；主軸坐標(biāo)的伺服控制在低速時(shí)為恒轉(zhuǎn) 矩控制 ， 能提供較大轉(zhuǎn)矩 。 對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求 2023/1/18 對(duì)伺服電機(jī)的要求： （ 1） 調(diào)運(yùn)范圍寬且有良好的穩(wěn)定性 ， 低速時(shí)的速度平穩(wěn)性 （ 2） 電機(jī)應(yīng)具有大的 、 較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載能力 ， 以滿足低速 大轉(zhuǎn)矩的要求 。 （ 4） 能承受頻繁的起動(dòng) 、 制動(dòng)和正反轉(zhuǎn) 。 電機(jī) 機(jī)械執(zhí)行部件 A相、 B相 C相 、 … f、 n CNC 插補(bǔ)指令 脈沖頻率 f 脈沖個(gè)數(shù) n 換算 脈沖環(huán)形分配變換
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