數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)-閱讀頁
2025-05-14 08:51本頁面
【正文】 器磨損問題，無需經(jīng)常維護(hù)，也無因換向時(shí)產(chǎn)生火花使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速受限，從而限制使用環(huán)境等問題。交流伺服電動(dòng)機(jī)有異步型交流伺服電動(dòng)機(jī)（ IM）和同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)（ SM）。永磁同步電動(dòng)機(jī)主要由三部分組成：定子、轉(zhuǎn)子和檢測(cè)元件（轉(zhuǎn)子位置傳感器和測(cè)速發(fā)電機(jī)）。但其外圓一般呈多邊形，且無外殼，以利于散熱，避免電動(dòng)機(jī)發(fā)熱對(duì)機(jī)床精度的影響。同一種鐵心和相同的磁鐵塊數(shù)可以裝成不同的極數(shù)。 ②改變轉(zhuǎn)差率 s（變轉(zhuǎn)差率調(diào)速）。 m in )/()1()1(60 01 rsnsp fn ????交流伺服電動(dòng)機(jī) ?正弦波脈寬調(diào)制（ SPWM）變頻調(diào)速 正弦波脈寬調(diào)制（ SPWM）變頻調(diào)速 二、開環(huán)進(jìn)給伺服控制 （ 1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理及特性 ?步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（ Step Motor），是一種用電脈沖信號(hào)控制，可將電脈沖信號(hào)按正比關(guān)系轉(zhuǎn)換為角位移的執(zhí)行器。如果停機(jī)后某些相的繞組仍保持通電狀態(tài)，則還具有自鎖能力。也有的采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床同時(shí)采用了位置檢測(cè)元件，構(gòu)成了反饋補(bǔ)償型的驅(qū)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理及特性 ?三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)除了單三拍通電方式外，還經(jīng)常工作在三相六拍通電方式。也就是說，先接通 A相繞組；以后再同時(shí)接通 A、 B相繞組；然后斷開 A相繞組，使 B相繞組單獨(dú)接通；再同時(shí)接通 B、 C相繞組，依此進(jìn)行。在這種通電方式時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角與單三拍時(shí)的情況有所不同。采用單、雙六拍通電方式后，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由 A相繞組單獨(dú)通電到 B相繞組單獨(dú)通電，中間還要經(jīng)過 A、 B兩相同時(shí)通電這個(gè)狀態(tài)，也就是說要經(jīng)過二拍轉(zhuǎn)子才轉(zhuǎn)過 30176。所以這種通電方式下，三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角 。采用單、雙拍通電方式時(shí)，步距角要比單拍通電方式減少一半。此外，由單一繞組通電吸引轉(zhuǎn)子，也容易使轉(zhuǎn)子在平衡位置附近產(chǎn)生振蕩，運(yùn)行的穩(wěn)定性較差，所以很少采用。在雙三拍通電方式下步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置與單、雙六拍通電方式時(shí)兩個(gè)繞組同時(shí)通電的情況相同。 。 )1(2 mKpz ??mzk?360??開環(huán)進(jìn)給伺服控制 （ 2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特性 ?步距角和靜態(tài)步距誤差：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角是決定開環(huán)伺服系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的重要參數(shù)，數(shù)控機(jī)床中常見的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角一般為176。 ，一般情況下，步距角越小，加工精度越高。步距誤差主要由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)齒距制造誤差，定子和轉(zhuǎn)子間氣隙不均勻以及各相電磁轉(zhuǎn)矩不均勻等因素造成的。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特性 ?起動(dòng)頻率 fq ：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，由靜止突然起動(dòng)，并進(jìn)入不丟步的正常運(yùn)行所允許的最高頻率值，稱為起動(dòng)頻率或突跳頻率，用 fq表示。 fq與負(fù)載慣量有關(guān)，一般說來隨著負(fù)載慣量的增長(zhǎng)而下降。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特性 ?連續(xù)運(yùn)行最高工作頻率 fmax： 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)，它所能接受的，即保證不丟步運(yùn)行的極限頻率值。它是決定定子繞組通電狀態(tài)最高變化頻率的參數(shù)，它決定了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特性 ?加、減速特性 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的加、減速特性是描述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到工作頻率和由工作頻率到靜止的加、減速過程中，定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率與時(shí)間的關(guān)系。逐漸上升和下降的加速時(shí)間，減速時(shí)間不能過小，否則會(huì)出現(xiàn)失步或超步。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特性 ?矩頻特性和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩 矩頻特性描述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運(yùn)行頻率之間的關(guān)系，如圖 。 開環(huán)進(jìn)給伺服控制 （ 3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用 ?合理選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)對(duì)開環(huán)伺服控制系統(tǒng)相當(dāng)重要。但增大轉(zhuǎn)矩與快速運(yùn)行存在一定矛盾，高性能與低成本存在矛盾，因此，在實(shí)際選用時(shí)必須綜合考慮。為了提高精度，希望脈沖當(dāng)量小。故應(yīng)兼顧精度與速度的要求來選定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角從理論上說是固定的，但實(shí)際上還是有誤差的。通常應(yīng)將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距誤差、負(fù)載引起的定位誤差和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的誤差全部考慮在內(nèi)，使總的誤差小于數(shù)控機(jī)床允許的定位誤差。這兩條曲線是選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的重要依據(jù)。已知負(fù)載轉(zhuǎn)矩，可以在起動(dòng)矩頻特性曲線中查出起動(dòng)頻率。若已知步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)行頻率 f就可以從工作矩頻特性曲線中查出轉(zhuǎn)矩 Mdm，這也是轉(zhuǎn)矩的極限值，有時(shí)稱其為失步轉(zhuǎn)矩。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用 開環(huán)進(jìn)給伺服控制 （ 4）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) ?步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作方式：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式和一般電動(dòng)機(jī)的不同，它是采用脈沖控制方式工作的。數(shù)控機(jī)床中采用的功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有三相、四相、五相和六相等。所謂單 m拍是指每拍只有一相通電，循環(huán)拍數(shù)為 m；雙 m拍是指每拍同時(shí)有兩相通電，循環(huán)拍數(shù)為m；三 m拍是每拍有三相通電，循環(huán)拍數(shù)為 m拍； 2m拍是各拍既有單相通電，也有兩相或三相通電，通常為 1~2相通電或 2～ 3相通電，循環(huán)拍數(shù)為 2m，如表 ，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相數(shù)越多，工作方式也越多。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) ?步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 ?脈沖分配 ? 采用軟件實(shí)現(xiàn)。表 ，可將表中狀態(tài)代碼 01H、 03H、 02H、 06H、 04H、 05H列入程序數(shù)據(jù)表中，通過軟件可順次在數(shù)據(jù)表中提取數(shù)據(jù)并通過輸出接口輸出即可，通過正向順序讀取和反向順序讀取可控制電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)。該方法能充分利用計(jì)算機(jī)軟件資源以降低硬件成本，尤其是對(duì)多相的脈沖分配具有更大的優(yōu)點(diǎn)。 脈沖分配 脈沖分配 ? 采用小規(guī)模集成電路搭接而成的三相六拍環(huán)形脈沖分配器，如圖 。這種方式靈活性很大，可搭接任意相任意通電順序的環(huán)形分配器，同時(shí)在工作時(shí)不占用計(jì)算機(jī)的工作時(shí)間。它可以實(shí)現(xiàn)三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各種環(huán)形分配，使用方便、接口簡(jiǎn)單。其工作狀態(tài)如表 。 閉環(huán)進(jìn)給伺服控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ?閉環(huán)進(jìn)給伺服控制系統(tǒng)傳遞函數(shù) ? 前向通道的傳遞函數(shù)表達(dá)式為 ? 閉環(huán)傳遞函數(shù)為 ? 半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)是一個(gè)典型的二階
高考資料相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1