第4章_数控机床的伺服系统详解.ppt

* 用微机读步进电动机进行加减速控制，实际上，就是改变输出时钟脉冲的时间间隔。升速时，使脉冲串逐渐加密；减速时，使脉冲串逐渐稀疏。 系统在执行升降速控制过程中，对加减速的控制还需准备下列数据： 1）加减速的斜率； 2）升速过程的总步数； 3）恒速运行总步数； 4）减速运行的总步数。 * 作业： 1.步进电机如何分类？反应式步进电机的工作原理是什么？ 2.什么步距角？如何计算？ 3.一台三相六拍步进电机，转子齿数为60，脉冲频率为600Hz，分别写出它的正向和反向通电顺序,并计算其步距角和转速。 * 4.4 位置控制 根据位置环比较的方式不同，又将闭环、半闭环系统分为数字脉冲比较伺服系统、相位比较伺服系统和幅值比较伺服系统。 一.数字脉冲比较伺服系统 1.特点 指令位置信号与位置检测装置的反馈信号在位置控制单元中，是以脉冲、数字的形式进行比较的。比较后得到的位置偏差经D/A转换，发送给速度控制单元。 * 半闭环数字比较系统结构框图 * 2.工作原理 采用光电编码器产生位置反馈脉冲信号Pt，实现指令脉冲F与反馈脉冲Pt的脉冲比较，以取得位置偏差信号e，以位置偏差信号e作为速度给定的伺服电动机速度调节系统。 3.位置检测装置 常采用光电编码器、光栅。 * 二.相位比较伺服系统 1.特点 指令脉冲信号和位置检测反馈信号都转换为相应的同频率的某一载波的不同相位的脉冲信号，在位置控制单元中进行相位的比较。它们的相位差Δθ反映了该指令位置与实际位置的偏差。 * 相位比较伺服系统原理框图 * 2.工作原理 设F 0，工作台静止；此时PA θ 和PB θ 为两个同频同相的脉冲信号；经鉴相器进行相位判别，输出的相位差Δθ 0。此时，伺服放大器的速度给定为0，它输出到伺服电动机的电枢电压也为0，工作台维持在静止状态。 若F≠0： 1）F为“+”， PA θ +θ；∵工作台静止，则PB θ 0； Δθ +θ 0，工作台正向移动。 2）F为“-”， PA θ -θ；∵工作台静止，则PB θ 0； Δθ -θ 0，工作台反向移动。 3.位置检测装置 采用感应同步器。 * 三.幅值比较伺服系统 1.特点 幅值比较伺服系统是以位置检测信号的幅值大小来反映机械位移的数值，并以此作为位置反馈信号与指令信号进行比较构成的闭环控制系统。其特点是所用的位置检测元件应工作在幅值工作方式。 * 幅值比较伺服系统原理框图 * 2.工作原理 其工作原理与相位伺服系统基本相同，不同之处在于幅值伺服系统的位置检测器将测量出的实际位置转换成测量信号的幅值的大小，再通过测量信号处理电路，将幅值的大小转换成反馈脉冲频率的高低。 3.位置检测装置 采用感应同步器和旋转变压器。 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 谢谢！ * * * 步进电动机将脉冲转换成机械角位移，通过步进驱动器带动，精度高，惯性小。 f－代表驱动速度； n－代表位移量； 运动方向是电机各相通电顺序来决定。步进电机各相保持通电状态就能使电机自锁。 * 步进电机也由定子和转子组成。分反应式、永磁式，混合式三种。 反应式的定子上有六个磁极，每个磁极上绕有励磁绕组，每相对的两个磁极组成一相，分成A、B、C三相。接成Y型。 转子无绕组，由带齿的铁心制成。 2.步进电机的结构 三相反应式步进电机结构 60° * 步进电机是按电磁吸引的原理进行工作的。当定子绕组按顺序轮流通电时，A、B、C三对磁极就依次产生磁场，每次将离开最近的某一对转子齿吸引，从而使转子一步步转动。 3.步进电机的工作原理 步进电机对应每个脉冲每次所转过的角度称为步距角。 * 1 三相单三拍运行 假设转子有四齿，三相单三拍是指定子按： 正转：A→B→C→A顺序通电； 或： 反转：A→C→B→A顺序通电； 每切换一次，转子就顺 逆 时针转过30° 步距角 。 30° * 3 三相六拍通电顺序： 正转：A→AB→B→BC→C→CA→A 反转：A→AC→C→CB→B→BA→A 步距角为15°，特点是旋转精度高，且转换过程中始终保证有一相绕组通电，工作稳定，因此这种方式被大量采用。 2 三相双三拍通电顺序： 正转： AB→BC→CA→AB 反转： AC→CB→BA→AC 步距角仍为30° ，特点是切换时总保持一相通电，所以工作比较稳定。 * 步距角和步进电机的相数、通电方式及电机转子齿数的关系如下： 式中 —步进电机的步距角； m—