伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)東北大學(xué)-在線瀏覽
2025-06-24 22:25本頁(yè)面
【正文】 并且有盡可能小的時(shí)間常數(shù)和啟動(dòng)電壓 。 ④ 電機(jī)應(yīng)能承受頻繁啟動(dòng) 、 制動(dòng)和反轉(zhuǎn) 。 （ 2） 準(zhǔn)?？刂? 在加工中心上 ， 為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀 ， 要求主軸能進(jìn)行高精確位置的停止 。 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 。 2022/6/4 9 伺服系統(tǒng)的分類 （ 1） 按調(diào)節(jié)理論分類 ① 閉環(huán) ② 半閉環(huán) ③ 開(kāi)環(huán) （ 2） 按驅(qū)動(dòng)部件的動(dòng)作原理 ① 電液控制系統(tǒng) 電液伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件為液壓元件 ， 其前一級(jí)為電氣元件 。 數(shù)空機(jī)床發(fā)展的初期 ， 多數(shù)采用電液伺服系統(tǒng) 。 然而 ， 液壓系統(tǒng)需要油箱 、 油管等供油系統(tǒng) ， 體積大 。 只是具有特殊要求 ， 才采用電液伺服系統(tǒng) 。 電器伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)元件主要有步進(jìn)電機(jī) 、 直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī) 。 （ 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 。 齒輪或齒型帶降速 ， 滿足慣性匹配要求 2022/6/4 11 （ 大慣量寬調(diào)速直流伺服電機(jī) ） 永磁直流伺服電機(jī)能在較大過(guò)載轉(zhuǎn)矩下長(zhǎng)時(shí)間工作以及電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量較大 ， 能直接與絲杠相連而不需中間傳動(dòng)裝置 。 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 。 缺點(diǎn)： 有電刷 ， 限制了速度的提高一般額定轉(zhuǎn)速為10001500r/min ；結(jié)構(gòu)復(fù)雜 、 價(jià)格昂貴 電磁吸合原理 2022/6/4 12 ② 交流伺服系統(tǒng) （ 一般用于主軸伺服電機(jī) ） （ 一般用于進(jìn)給伺服電機(jī) ） 由于直流電機(jī)存在一些固有的缺點(diǎn) ， 使其應(yīng)用環(huán)境受到限制 。 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%。 因此交流電機(jī)得到了迅速發(fā)展，已經(jīng)形成潮流。 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) 。 ② 主軸伺服系統(tǒng) 嚴(yán)格地說(shuō) 、 一般主軸控制只是一個(gè)速度控制系統(tǒng) 。 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 14 （ 5）按反饋比較控制方式 （ 1） 脈沖 、 數(shù)字比較伺服系統(tǒng) 將 數(shù)控裝置發(fā)出的 數(shù)字 （ 或脈沖 ） 指令與 檢測(cè)反饋得 的以數(shù)字（ 或脈沖 ） 形式表示的信號(hào) 進(jìn)行比較 ， 以產(chǎn)生位置誤差 ， 達(dá)到閉環(huán)控制 。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 。 而步進(jìn)電機(jī)的功耗太多 ， 速度也不高 。 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) 。 其角位移量與電脈沖數(shù)成正比 ， 其轉(zhuǎn)速與電脈沖頻率成正比 ， 通過(guò)改變脈沖頻率就可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 。 步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一周都有固定的步數(shù) ， 從理論上說(shuō)其步距誤差不會(huì)累積 。 但是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的恒流斬波驅(qū)動(dòng) 、 PWM驅(qū)動(dòng) 、 微步驅(qū)動(dòng) 、 超微步驅(qū)動(dòng)及其他們的綜合運(yùn)用 ， 使得步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力有很大提高 主要用于數(shù)控機(jī)床的開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng) （ 開(kāi)環(huán)伺服控制是指機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的位移沒(méi)有檢測(cè)反饋裝置 ， 數(shù)控裝置發(fā)出的信號(hào)是單向的 。 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 ） 。 按電機(jī)結(jié)構(gòu)分：有單段式 （ 徑向式 ） 、 多段式 （ 軸向式 ） 、 印刷繞組式 。 按使用頻率分：有高頻步進(jìn)電機(jī)和低頻步進(jìn)電機(jī) 。 脈沖數(shù)目：位移大??；脈沖頻率：速度大??；通電順序：方向控制 。 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 。 第三拍： C相勵(lì)磁繞組通電 ， A、 B勵(lì)磁繞組斷電 。 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(kāi)始通電容易造成失步 。 通常將它改成 “ 雙三拍通電方式 ” 。 實(shí)際中采用的是小步距角的步進(jìn)電機(jī)。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)空載且以單脈沖輸入時(shí) ， 其實(shí)際步距角與理論步距角之差稱為 靜態(tài)步距角誤差 ， 它隨步進(jìn)電機(jī)制造精度而變化 。 mzK?360??2022/6/4 24 圖所示為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的展開(kāi)圖。當(dāng) A極下的定、轉(zhuǎn)子齒對(duì)齊時(shí)， B極和 C極下的齒就分別和轉(zhuǎn)子齒相錯(cuò)三分之一的轉(zhuǎn)子齒距。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。 2022/6/4 25 （ 2）靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與矩角特性 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)不改變通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子處于不動(dòng)狀態(tài)，如果在電機(jī)軸上外加一個(gè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按一定的方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度θ ，此時(shí)轉(zhuǎn)子所受的電磁轉(zhuǎn)矩，稱為 靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 ，角度 θ 稱為 失調(diào)角 。 2022/6/4
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