數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)-閱讀頁
2025-01-10 16:21本頁面
【正文】 ，當(dāng)采用旋轉(zhuǎn)變壓器時，相位角 即為角位移本身。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。一路輸入基準(zhǔn)分頻通道，通過分頻、分相和濾波電路得到兩相勵磁信號 和 ，并經(jīng)功放后加于感應(yīng)同步器滑尺的 sin繞組和 cos繞組作為勵磁，它們與基準(zhǔn)信號有確定的相位關(guān)系。 sin t?cos t?cP?60 61 脈沖調(diào)相器的工作原理如下：回路中有標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)器和 X計數(shù)器，兩計數(shù)器的分頻數(shù)相同。當(dāng)基準(zhǔn)脈沖信號觸發(fā)兩計數(shù)器后，兩計數(shù)器輸出的信號頻率相同，但相位卻不同。 X計數(shù)器輸入端同樣接收到 N個基準(zhǔn)脈沖，但由于先前 X計數(shù)器已接收了 PC個正指令脈沖，實(shí)際上 X計數(shù)器接收了N+PC個脈沖，所以它的輸出在變化到 360176。即 X計數(shù)器的相位超前了標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)器 1，其波形如圖 68所示。若指令脈沖為 PC+，則標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)器在接收到 N1＜ N個基準(zhǔn)脈沖，即輸出還沒有到達(dá)一個周期時， X計數(shù)器已經(jīng)接收了 N1+PC=N個脈沖，完成了一個周期。），如圖68所示。這個功能由脈沖加減器完成，如圖 610所示。的同頻率信號， 是主頻率，經(jīng)與非門 Ⅰ 輸出，作為計數(shù)器的基準(zhǔn)脈沖。當(dāng)沒有指令脈沖時，與非門 Ⅰ 開，A脈沖由此通過。當(dāng)輸入一個 PC+指令脈沖時，觸發(fā)器 C3的 Q3變?yōu)?1，觸發(fā)器 C4的 Q4也變?yōu)?1。由于 、錯相 180176。 ABAB C2QBA A BA66 1Q 輸出 J J K K K K Q1 Q2 Q4 Q3 J J C1 C2 C4 C3 Ⅰ Ⅱ 2Q 3Q 4Q A B PC+ PC － （ a ）原理圖 － 1 － 1 +1 A B PC － PC+ Q3 Q4 Q2 Q1 輸出 （ b ）波形圖 圖 5 10 脈沖加減器 圖 610 脈沖加減器 （一） 67 1Q 輸出 J J K K K K Q1 Q2 Q4 Q3 J J C1 C2 C4 C3 Ⅰ Ⅱ 2Q 3Q 4Q A B PC+ PC － （ a ）原理圖 － 1 － 1 +1 A B PC － PC+ Q3 Q4 Q2 Q1 輸出 （ b ）波形圖 圖 5 10 脈沖加減器 圖 610 脈沖加減器 （二） 68 為了將指令信號與反饋信號進(jìn)行相位比較，需要應(yīng)用鑒相器。半加器輸出的邏輯函數(shù)為 。若 、 信號相位相同，則或門兩輸入端同時為 0， S=0。此時， =1， =0，上與門輸出為 1，下與門輸出為 0，或門輸出端 S=1。由于 信號相位超前， =0時，仍有 =1，使上與門輸出為 0，下與門輸出為 1，或門輸出端又有 S=1，直到和都為 0，或門又為 S=0。從圖中可以看出， S信號是一個周期的方波脈沖，它的波脈寬度與 、 兩信號的相位差 △ 成正比。 △越大， S端輸出方波的平均電壓越大。輸出端為 NE的觸發(fā)器 由下降沿觸發(fā)。當(dāng)接于 端的 信號滯后于信號時， 領(lǐng)先 從 1變?yōu)?0， 觸發(fā)器由 信號的下降沿觸發(fā)時， 端的 信號仍為 1，所以 NE端也為 1。該系統(tǒng)的特點(diǎn)之一是所有的位置檢測元件都工作在幅值工作方式。幅值比較伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的過程與相位比較伺服系統(tǒng)相類似。它主要由以下部分組成： 74 ①完成指令脈沖與反饋脈沖比較的比較器。 ③將模擬控制信號進(jìn)行功率和電壓放大的伺服放大器。 ⑤為感應(yīng)同步器正、余弦繞組提供信號的勵磁電路。 ⑦將鑒幅器的直流電壓轉(zhuǎn)變成反饋脈沖的電壓－頻率變換器。 75 (2) 幅值比較伺服系統(tǒng)的工作原理 當(dāng)采用幅值工作方式時，感應(yīng)同步器滑尺正弦繞組和分別輸入頻率相同、幅值成正交關(guān)系的勵磁信號： 式中 —— 勵磁信號的電壓幅值； —— 已知的電氣角 ， 系統(tǒng)中可通過改變角的大小來控制滑尺勵磁信號的幅值； —— 正弦交變勵磁信號的角頻率。 00si n( ) si n si nmme K U t E t? ? ? ?? ? ??77 若 ，則定尺繞組電動勢幅值 E0m≠0 。所以幅值比較伺服系統(tǒng)中，若要獲得 和 之間的關(guān)系，只需要檢測的電動勢即可。為了實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，電動勢幅值需經(jīng)電壓－頻率變換電路，才能變成相應(yīng)的數(shù)字脈沖。 ????? ??????? ??78 幅值比較伺服系統(tǒng)具體的工作過程如下：初始狀態(tài)時工作臺靜止不動，指令脈沖 ， ，經(jīng)鑒幅器檢測定尺繞組的電動勢幅值為 0，由電壓－頻率變換電路得到反饋脈沖 Pf也為 0。 當(dāng)系統(tǒng)接收到正的指令脈沖 PC＞ 0時，工作臺仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，和均沒有變化，反饋脈沖 Pf仍為 0。 0CP ????79 于是，伺服電動機(jī)帶動工作臺正向進(jìn)給，同步感應(yīng)器滑尺相對于定尺產(chǎn)生位移。脈沖 Pf一方面與指令脈沖作比較，獲得位置偏差Pe=PC－ Pf；另一方面輸入勵磁電路，作為修改勵磁信號電氣角 的設(shè)定輸入，使 跟隨 變化。直到使位置偏差 Pe=PC－ Pf=0，伺服電動機(jī)速度給定值 0。 ??? ?????80 若系統(tǒng)接收到負(fù)的指令脈沖，整個系統(tǒng)的檢測、比較及控制過程與系統(tǒng)接收到正的指令脈沖類似。 從上可以看出，在幅值比較伺服系統(tǒng)中，勵磁信號的電氣角 是由系統(tǒng)設(shè)定的，并跟隨工作臺的進(jìn)給而被動變化的，所以可以利用作為工作臺實(shí)際位置的測量值。 ???????? ???? ?81 82 圖 613為鑒幅器原理圖。該信號首先通過低通濾波器 Ⅰ ，濾去交變信號中的高次諧波和干擾信號，獲得較為理想的正弦波形。然后，由互為反向的開關(guān)信號 SL和 實(shí)現(xiàn)通道的通斷控制，其開關(guān)頻率與輸入信號相同。 1A SL1ASL83 工作臺做正向運(yùn)動時，由于反向器 A2的作用，使 e0負(fù)半周也變成正半周信號。該信號經(jīng)低通濾波器 Ⅱ 后，鑒幅器輸出信號為一平滑的直流信號 UF。 E0m增大， UF也跟著增大，所以的大小實(shí)際上反映了 θ 和 之間相位差的大小。另外，從圖 614中可以看出，站柜臺正向運(yùn)動時，輸出端 UF為正值；工作臺反向運(yùn)動時，輸出端 UF為負(fù)值。由于電壓 UF是雙極性的， UF電壓經(jīng)極性處理電路后，使 Un成為 UF的絕對值，且始終大于 0。壓控振蕩器（ VCO）它輸出的脈沖頻率與控制電壓成正比關(guān)系。由于模擬量勵磁方式易受外界干擾而影響精度，所以比較多地采用脈沖調(diào)寬式勵磁方式。 若滑尺上的兩勵磁繞組加以矩形波勵磁信號。 其中 U1的脈寬為 2 ， U2的脈寬為 π － 2 。因此，可將對電氣角的控制轉(zhuǎn)變對脈沖寬度的控制。 圖 615是脈沖調(diào)寬矩形脈沖發(fā)生器原理圖，其中脈沖加減器和兩個分頻系數(shù)相同的分頻器用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字移相，計數(shù)觸發(fā)脈沖 和 的頻率是在時鐘脈沖的基礎(chǔ)上，按位置反饋脈沖 Pf和電壓－頻率變換器輸出信號 US的狀態(tài)進(jìn)行加減的。的電角度的溢出脈沖輸出，通過組合邏輯進(jìn)行調(diào)寬脈沖的波形合成。此時產(chǎn)生的勵磁信號為 sin0176。當(dāng)工作臺移動時，滑尺和定尺有位置偏差，產(chǎn)生反饋脈沖 Pf。經(jīng)過組合邏輯門，產(chǎn)生信號 sin1和 sin cos1和 cos2。加于滑尺的相應(yīng)繞
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