伺服系統(tǒng)技術(shù)-在線瀏覽
2024-11-10 15:43本頁面
【正文】 二、伺服系統(tǒng)基本類型 2 采用不同的分類方法，可以得到不同類型的伺服系統(tǒng) 按控制原理（或方式）不同 表示的方式有開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種形式 按被控制量性質(zhì)不同 有位移、速度、力和力矩等伺服系統(tǒng)形式 按驅(qū)動(dòng)方式不同 有電氣、液壓和氣壓等伺服驅(qū)動(dòng)形式 按執(zhí)行元件不同 分為步進(jìn)電機(jī)伺服、直流電機(jī)伺服和 交流電機(jī)伺服形式 1 10 100 P(kW) f (Hz) 10 100 1000 圖 伺服系統(tǒng)適用范圍 3 三、伺服系統(tǒng)基本要求 精度 響應(yīng)速度 調(diào)速范圍 指輸出量復(fù)現(xiàn)輸入指令信號(hào)的精確程度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差表示 影響伺服系統(tǒng)精度的因素： 組成元件本身誤差 傳感器的靈敏度和精度 伺服放大器的零點(diǎn)漂移和死區(qū)誤差 機(jī)械裝置反向間隙和傳動(dòng)誤差 各元器件的非線性因素等 系統(tǒng)本身 結(jié)構(gòu)形式 輸入指令信號(hào)的形式 是衡量伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的重要指標(biāo) 是伺服系統(tǒng)提供的最高速與最低速之比，即： mi nma xnnRn ?應(yīng)變能力 指能承受頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)、加速、減速的沖擊； ? Rn要大，并且在該范圍內(nèi)，速度穩(wěn)定； ? 無論高速低速下，輸出力或力矩穩(wěn)定，低速驅(qū)動(dòng)時(shí)，能輸出額定的力 或力矩； ? 在零速時(shí)，伺服系統(tǒng)處于 “ 鎖定 ” 狀態(tài)，即慣性小。一、伺服系統(tǒng)基本概念 167。 概述 伺服系統(tǒng)也稱之為 隨動(dòng)系統(tǒng) ，是以 位移、速度 或 力、力矩 等作為被控量的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 4 應(yīng)變能力和過載能力 要求： 過載能力 指在低速大轉(zhuǎn)矩時(shí)，能承受較長時(shí)間的過載而不致?lián)p壞 四、電氣伺服驅(qū)動(dòng)裝置 機(jī)電一體化系統(tǒng)中較多的采用 電氣伺服驅(qū)動(dòng)裝置，即 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 1 167。 以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說明工作原理： 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)利用定子繞組通電勵(lì)磁， 產(chǎn)生反應(yīng)磁阻轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。 。 的地方，即 B相磁極的齒與轉(zhuǎn)子齒相差 3176。 的地方，換而言之， C相磁極 的齒與轉(zhuǎn)子齒相差 6176。 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 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)簡單，步矩角小，性價(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，稱為“一拍” 四、步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性 距角特性：單相通入額定通電時(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)矩越大，一般取 TL=（ 30～ 50%） Tmax 失步 丟步：齒距數(shù)少于脈沖數(shù) 越步：齒距數(shù)多于脈沖數(shù) 失調(diào)角 θ ：單相定子通電時(shí)，該相定子齒與轉(zhuǎn)子齒的中心線不重合所夾角 ?s inm a xTT j ??qL TT ?矩頻特性：步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩與輸入脈沖頻率的關(guān)系 ? 高速時(shí)，負(fù)載能力變差，這是其應(yīng)用受到限制的原因之一 由圖看出： 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩隨脈沖頻率的升高而降低 原因：定子控制繞組有一定的電感量，回路有電氣時(shí)間常數(shù)，電感電流變化 有一個(gè)過渡過程，達(dá)不到電流穩(wěn)態(tài)值。 /pulse) 當(dāng)通過中間傳動(dòng)裝置時(shí)，角脈沖當(dāng)量 δ α 為： i??? ?M 驅(qū)動(dòng)器 指令脈沖 如下圖，步進(jìn)電機(jī)通過絲杠螺母副帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其脈沖當(dāng)量 δ 為： Z1 Z2 ip360?? ?設(shè)計(jì)時(shí)，先根據(jù)運(yùn)動(dòng)精度選定 δ ，再根據(jù)負(fù)載確定步進(jìn)電機(jī)的參數(shù) α ，并 選定絲杠的導(dǎo)程 p,計(jì)算出傳動(dòng)比 i后，最后設(shè)計(jì)傳動(dòng)齒輪的各參數(shù)等。 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： dtd
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