【正文】 電機(jī)的過渡過程時(shí)，電機(jī)呈步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài) 低頻振蕩： 當(dāng)脈沖頻率接近步進(jìn)電機(jī)的固有頻率時(shí)，將產(chǎn)生振蕩（必要時(shí)可設(shè)可調(diào)阻尼器） 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 1）由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不會將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運(yùn)動的重復(fù)性； 2） 優(yōu)秀的起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng)； 3） 由于沒有電刷，可靠性較高，因此電機(jī)的壽命僅僅取決于軸承的壽命； 4） 電機(jī)的響應(yīng)僅由數(shù)字輸入脈沖確定，因而可以采用開環(huán)控制，這使得電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以比較簡單而且控制成本； 5） 僅僅將負(fù)載直接連接到電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上也可以極低速的同步旋轉(zhuǎn)。 6） 由于速度正比于脈沖頻率，因而有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍。 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 1） 如果控制不當(dāng)容易產(chǎn)生共振； 2） 難以運(yùn)轉(zhuǎn)到較高的轉(zhuǎn)速； 3） 難以獲得較大的轉(zhuǎn)矩； 4） 在體積重量方面沒有優(yōu)勢，能源利用率低； 5） 超過負(fù)載時(shí)會破壞同步，高速工作時(shí)會發(fā)出振動和噪聲。 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 三、提高步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)傳動精度的措施 ? 影響步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)傳動精度的因素： ? 步進(jìn)電機(jī)的步距角精度； ? 機(jī)械傳動部件的精度； ? 絲桿等機(jī)械傳動部件、支承的傳動間隙； ? 傳動件和支承件的變形。 ? 提高步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)傳動精度的措施 ? 適當(dāng)提高系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)的精度； ? 采取各種精度補(bǔ)償措施。 第二節(jié) 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 – 傳動間隙補(bǔ)償 在整個(gè)行程范圍內(nèi)測量傳動機(jī)構(gòu)傳動間隙，取其平均值存放在數(shù)控系統(tǒng)中的間隙補(bǔ)償單元，當(dāng)進(jìn)給系統(tǒng)反向運(yùn)動時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)自動將補(bǔ)償值加到進(jìn)給指令中，從而達(dá)到補(bǔ)償目的。 – 螺矩誤差補(bǔ)償 雖然滾珠絲桿精度較高，但是總不可做的絕對精確，它的螺距總是存在著一定的誤差的，利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算處理能力，可以補(bǔ)償滾珠絲杠的螺矩累積誤差，以提高進(jìn)給位移精度。 方法：首先測量出進(jìn)給絲框螺距誤差曲線 (規(guī)律 )，然后可采用下列兩種方法實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償：硬件補(bǔ)償、軟件補(bǔ)償。 三、提高步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)傳動精度的措施 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測裝置 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 檢測裝置是閉環(huán)伺服系統(tǒng)的重要組成部分。它的作用是檢測工作臺或絲杠的直線位移（角位移）和線速度（角速度）并形成反饋控制。 ? 檢測系統(tǒng)的選擇： – 大型機(jī)床：速度響應(yīng)要高； – 中小型和高精度機(jī)床：以滿足精度要求為主 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測裝置 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 ? 進(jìn)給伺服系統(tǒng)對位置測量裝置的要求 ? 高可靠性和高抗干擾性： 受溫度 、 濕度的影響小 ， 工作可靠 ， 精度保持性好 ，抗干擾能力強(qiáng)； ? 能滿足精度和速度的要求： – 位置檢測裝置分辨率應(yīng)高于數(shù)控機(jī)床的分辨率 （ 一個(gè)數(shù)量級 ） ； – 位置檢測裝置最高允許的檢測速度應(yīng)數(shù)控機(jī)床的最高運(yùn)行速度 。 ? 使用維護(hù)方便 ， 適應(yīng)機(jī)床工作環(huán)境； ? 成本低 。 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測裝置 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 常用位置檢測裝置分類表 數(shù)字式 模擬式 增量式 絕對式 增量式 絕對式 回轉(zhuǎn)式 ? 脈沖編碼盤 ? 圓光柵 ? 絕對式脈沖編碼盤 ? 旋轉(zhuǎn)變壓器 ? 圓感應(yīng)同步器 ? 圓磁尺 ? 三速圓感應(yīng)同步器 直線式 ? 直線光柵 ? 激光干涉儀 ? 多通道透射光柵 ? 直線感應(yīng)同步器 ? 磁尺 ? 三速感應(yīng)同步器 ? 絕對磁尺 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測裝置 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測裝置 ? 常用位置檢測裝置分類 : School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 一、旋轉(zhuǎn)變壓器 旋轉(zhuǎn)變壓器是一種精密角度、位置、速度檢測裝置，適用于所有使用旋轉(zhuǎn)編碼器的場合，特別是高溫、嚴(yán)寒、潮濕、高速、高震動等旋轉(zhuǎn)編碼器無法正常工作的場合。由于旋轉(zhuǎn)變壓器以上特點(diǎn)，可完全替代光 電編碼器，被廣泛應(yīng)用在 伺服控制系統(tǒng) 、 機(jī)器人系統(tǒng) 、機(jī)械工具、 汽車、電力、 冶金、紡織、印刷、航空航天、船舶、 兵器、電子、冶金、礦山、油田、水利、 化工、輕工、建筑等領(lǐng)域的角度、 位置 檢測系統(tǒng) 中。也可用于坐標(biāo)變換、三角 運(yùn)算和角度數(shù)據(jù)傳輸、作為兩相移相器 用在角度 數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置中。 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測裝置 —— 旋轉(zhuǎn)變壓器 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 一、旋轉(zhuǎn)變壓器 旋轉(zhuǎn)變壓器 (又稱同步分解器 )是利用電磁感應(yīng)原理的一種模擬式測角器件 ,是一種旋轉(zhuǎn)式的小型交流電機(jī) .在結(jié)構(gòu)上和二相繞線式異步電動機(jī)相似 ,由定子和轉(zhuǎn)子組成。 分為有刷和無刷兩種。旋轉(zhuǎn)變壓器的特點(diǎn)是堅(jiān)固、耐熱、耐沖擊、抗干擾、成本低，是數(shù)控系統(tǒng)較為常用的位置傳感器。 在有刷結(jié)構(gòu)中，定子和轉(zhuǎn)子上均為兩相交流分布繞組。二相繞組軸線相互垂直，轉(zhuǎn)子繞組的端點(diǎn)通過電刷和滑環(huán)引出。 無刷旋轉(zhuǎn)變壓器沒有電刷和滑環(huán)，由分解器和變壓器兩部分組成。 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測裝置 —— 旋轉(zhuǎn)變壓器 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 1. 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 結(jié)構(gòu)：由定子和轉(zhuǎn)子組成的旋轉(zhuǎn)式小型交流電機(jī)，如圖所示。 圖示的是一種無刷旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)，左邊為分解器，右邊為變壓器。 分解器結(jié)構(gòu)與有刷旋轉(zhuǎn)變壓器基本相同。 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 1. 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理 有刷旋轉(zhuǎn)變壓器：轉(zhuǎn)子繞組通過滑環(huán)和電刷直接引出，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，體積小，但因電刷與滑環(huán)是機(jī)械滑動接觸的，所以旋轉(zhuǎn)變壓器的可靠性差，壽命也較短。 有刷旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu) School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 1. 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 旋轉(zhuǎn)變壓器是根據(jù)互感原理工作的。它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造保證了定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣間隙內(nèi)的磁通分布呈正（余）弦規(guī)律。當(dāng)定子繞組上加一定頻率的交變激磁電壓時(shí)，通過互感在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其輸出電壓的大小取決于定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)繞組軸線在空間的相對位置 θ 角。兩者平行時(shí)感應(yīng)電動勢最大；兩者垂直時(shí)感應(yīng)電動勢為零。當(dāng)兩者呈一定角度時(shí)，其互感產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢隨著轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)的角度呈正（余）弦規(guī)律變化。 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測裝置 —— 旋轉(zhuǎn)變壓器 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 E2= KV1cosα =KVmsinω tcosα α =90176。 E 2 = 0 α =0176。 E 2 = KVmSinω t 式中 : E 2—轉(zhuǎn)子 繞組 感應(yīng)電勢； V1—定子 繞組勵(lì) 磁電壓 V1=Vmsinω t； Vm—電壓信號幅值； α —定 、 轉(zhuǎn)子 繞組軸線間夾角； K—變壓比 （ 即繞組匝數(shù)比 ） V1=Vmsinωt V1 V1 E 2=0（ α = 90176。 ） E 2=KVmSINω tcosα E 2= KVmsinω t（ α = 0176。 ） 工作原理： 根據(jù)互感原理工作，平行時(shí)互感最大，副邊感應(yīng)電動勢最大；垂直時(shí)互感為零，副邊感應(yīng)電動勢最小，如圖。 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 2. 旋轉(zhuǎn)變壓器的工作方式 鑒相方式 鑒幅方式 定子和轉(zhuǎn)子空間結(jié)構(gòu) sinsmU V t?=c o smUc V t?=2 si n c osscU K U K U??=?s in s inc o s c o smmcK V tK V U t????=?2 c os( )mU K V t??=?1）鑒相方式 正弦繞組和余弦繞組分別加上幅值相同、頻率相同、相位相差 90o的正弦交流電壓： School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 2秒 2）鑒幅方式 正弦繞組和余弦繞組分別加上頻率相同、相位相等、幅值分別按正弦、余弦規(guī)律變化的交變電壓： si n si nsmU V t??=2 sin c os s m c mU KU KU??=? s in s in s inc o s c o s c o s mmK V tK V t? ? ?? ? ?=?2 c o s( ) sin mmU KV t? ? ?=?m? ： 機(jī) 械 相 位 角2 ~ 4 K H z激 磁 電 壓 頻 率 為Uc=Vmcosθsinωθ 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測裝置 —— 旋轉(zhuǎn)變壓器 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 3秒 ? 旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用 1. 鑒相式 )2()( ??? ??= nUUtKVV mB ??? s i n)s i n ( ?=?==???=NiiN121 ????? ?2. 鑒幅式 需要將被測角位移限制在 177。 π 以內(nèi)，才能唯一確定θ 的大小，屬于動態(tài)跟隨檢測和增量式檢測。 )s i n ( ?? ?= tKVV mB第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測裝置 —— 旋轉(zhuǎn)變壓器 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 3秒 二 . 感應(yīng)同步器 感應(yīng)同步器是從旋轉(zhuǎn)變壓器發(fā)展而來的直線式感應(yīng)器，相當(dāng)于一個(gè)展開的多級旋轉(zhuǎn)變壓器。它是利用滑尺上的勵(lì)磁繞組和定尺上的感應(yīng)繞組之間相對位置的變化而產(chǎn)生電磁耦合的變化，從而發(fā)出相應(yīng)的位置電信號來實(shí)現(xiàn)位移檢測的。 感應(yīng)同步器是一種電磁式高精度位移檢測裝置，按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一般分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種。 直線式感應(yīng)同步器由定尺和滑尺組成；旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器由轉(zhuǎn)子和定子組成。前者用于直線位移測量，后者用于角位移測量。它們的工作原理都與旋轉(zhuǎn)變壓器相似。感應(yīng)同步器具有檢測精度比較高、抗干擾性強(qiáng)、壽命長、維護(hù)方便、成本低、工藝性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床及各類機(jī)床數(shù)顯改造。 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測裝置 —— 感應(yīng)同步器 School of Mechanical and Power Engineering 2022年 2月 15日星期二 4時(shí) 15分 3秒 二 . 感應(yīng)同步器 1. 感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)及分類 原理：利用兩個(gè)平面印刷電路繞組的互感隨兩者的位置變化而變化，類似于變壓器的原邊和副邊。 直線式感應(yīng)同步器由作相對平行移動的定尺和滑尺組成?；呱?