机电一体化原理及应用第三章0.ppt

第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 3．交流伺服电机特点与选用原则 特点：可以实现高扭矩/惯量经，动态响应好，运行平稳。 选用原则因素：①电源频率和电压波动；②放大器内阻抗；③不同的控制方式；④不同的有效信号系数。 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 应用举例 ①钢板厚度测量装置 说明：当两电离室的输出电压差 ，控制伺服电动机转动来移动标准调节牌直到标准调节片与钢板厚度 相同时，电动机停转，指示针示出钢板 厚度。 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 ②倒数计数装置 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 ③机床增量运动控制系统 说明：纸带上信息通过读出器送出脉冲信号，与反馈脉冲比较，再经D/A转换来控制电机带动刀架运动，与刀架相连的A/D转换器送回反馈脉冲信号，当输入脉冲信号与反馈脉冲信号差为零时，理论上加工误差为零。 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 4.交、直流伺服电动机的比较： 机械特性和调节特性－直流伺服电动机为线性关系，且在不同电压下，机械特性曲线是线互平行的直线，而两相交流伺服电动机的机械特性和调节特性均呈非线性。 体积、重量－当输出功率相同时，两相交流伺服电动机比直流伺服电动机体积大重量重，两相交流伺服电动机适用于小功率系统。 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 自转现象－对于两相交流伺服电动机，若参数选择不适当，或制造工艺有缺陷，都会使电动机在单相状态下产生自转现象，而直流伺服电动机无“自转”现象。 电刷和换向器的滑动接触－直流电动机有电刷和换向器，因电刷与换向器之间存在滑动接触，电刷的接触电阻不稳定，都会影响电动机的运行稳定性，两相交流伺服电动机结构简单，运行可靠，维护方便，适于不易检修的场合。 放大器装置－直流伺服电动机通常由直流放大器供电，直流放大器有零点漂移，将影响系统稳定性和精度。而交流控制较稳定。 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 §3.5步进电动机及其驱动 步进电动机是将电脉冲信号变为相应直线或角位移的数字/模拟变换器，输出转矩为励磁电流和失调角函数。步进电动机主要用于数字控制伺服系统的执行元件，输出的位移大小和输入脉冲个数成正比，时间上和脉冲同步，通过改变脉冲频率调节步进电动机的转速。 1.步进电动机的分类与工作原理 分类：①反应型——步进运行是由定子绕组通电激磁产生的反应力矩作用实现。结构简单，工作可靠，运行频率高，但转子阻尼小，噪声大，步距角 之间。 ②永磁型——转动靠与定子绕组所产生的电磁力相互吸 引或相斥来实现。控制功率小，效率高、价格高，步距角 之间 。 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 ③混合型——步距角小，工作频率高，无励磁时具有转矩定位特点。但结构复杂，步距角 之间。 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 工作原理：步进电动机定子由六个均匀分布的磁极，每两个相对磁极组成一相，磁极上绕有励磁绕组。假定转子具有均匀分布的四个齿，当三个磁极的绕组依次通电时，则三对磁极依次产生磁场吸引转子转动。而步距角大小与通电方式和转子齿数有关。 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 步进电动机的通电方式： 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 2.步进电动机的运行特性及性能指标 （1）步距角:步进电动机每步所转过的角度，步距角的大小和电动机的结构有关（相数和转子齿数），还与激磁方式有关。，K为通电方式系数，当相邻两次通电时的相数一样时，K＝1否则K=2。 将每相轮流循环通电一次所包含的通电状态数目称为“拍数”。所以三相步进电动机运行方式就有三种通电方式：三相单三拍，即A-B-C-D，每次只有一相通电，转子在平衡位置易产生振荡，换相时容易失步，一般不采用；三相双三拍，即AB-BC-CA-AB，比第一种转子力矩大、静态误差小、定位精度高，而且始终至少有一相通电，不会产生失步；三相六拍，A-AB-B-BC-C-CA-A，始终至少有一相通电，运行稳定，不易产生失步。 第三章 机电一体化系统驱动技术和执行装置 （2）步距角精度：（理论与实际步距角之差），主要受电动机制造精