数控技术(伺服5)课件.ppt

将对应系数值代入上式，可以看出稳定的变化趋势，这里影响稳定因素有九个： ①位置调节器增 ：K1； ②速度反馈系数：KV； ③位置反馈系数：Kp； ④机械 刚度：KS； 按(6－40)判断，提出 影响度，从设计上修正。 ⑤转动惯量：JS； ⑥阻 系数：fS； ⑦电机力矩系数：Km； ⑧速度放大增 ：Kn； ⑨电枢电阻：RA。 K＝12～20dB 在设计进给伺服系统时，除了要求系统是稳定的，还必须具备相对稳定性，及稳定程度。稳定性 量有相位 量及增益 量。 数控机床： 点位控制系统 相位 量 r＝ 50° 增 量 Kg＝5～10dB 连续控制系统 r＝50～60° GK2 (S) GK0(S) 可以采用 内的瞬态响应指标，也可以采用 域内分析——频率特性法。 对于高阶系统，当调整时间 ，ωC增大，可提高系统的快速性。 2.系统的瞬态响应指标 方框图简化后得到： 图中： 则开环系统的频率特性为： 式中： 故开环系统由：一个放大环节KK，一个积分环节(jω)－1，两个振荡环节组成。 对数幅 特性为： 从下图看出当开环增 KK增大 ，交点频率ω，交点频 率ω增大C增大，提高了系统的快速响应性（ ， ωC增大，TS减小），但从相频特性来看ωC增大，相位 量λ减小，使系统的稳定性变坏；所以系统稳定性和快速性是一对矛盾，要合理调整。 影响因素：位置测量误差及系统误差（与输入信号的形式和大小，系统的结构和参数有关）。 3. 系统伺服精度 伺服精度：系统在稳态时，指令位置与实际位置的偏差程度。 控制系统的稳态误差： 设系统的开环传递函数: 式中：V —整数（V＝0，1，2，···）； KV—开环系统的放大倍数 。 Qm(S)、Pn(S)是m次、n次多项式，且n m，S零次项系数＝1，由G(S)求得的误差传递函数 忽略 次要后，代入上式进行分析，为了消除扰动输出引起的误差，可以采用前馈控制法。 从理论上讲，可根据系统的要求与系统的数学模型，确定系统的有关参数。但进行伺服系统的结构形成和工作条件 多变，尤其是机械系统的阻 、刚度、惯量等参数，尚无完善的 与可靠的数据根据，故除理论计算外，还辅以实验分析。 4.进给伺服系统参数正配 1）阻 进给系统的阻 ：伺服系统中电感、电阻；电动机的机械部件，机械传动的摩擦阻 ，求 阻 。 阻 在系统中的作用： * * * * 6.6 位置控制原理 采用直流伺服电机的半闭环和闭环系统如下： 位置控制单元的输入数据来自轮廓插补运算，在每一个插补周期运算输出一组数据 位置环；位置环（或称单元）根据速度指令的要求及放大倍数 对位置数据进行处理之后把处理的结果逆速度环作为速度环给定值Vpi，以日本高士通FANUC也可和两 联合设计的FANUC7M系统为例加以说明，该系统1976年研制，目前倍FANUC－15、SIEMENS-840D、SIEMENS-880等 进的系统所代替，但其位置控制原理仍有重要的指导意义。 6.6.1 位置控制基本原理 位置检测单元测得执行部件的实际位置DAi，位置控制单元进行△Di=(Doi－DAi)KD经变换控制后，即△Vi＝(Vpi－VG)KD（速度增量）得到直流伺服电机的电枢电压VAi，控制直流电机的旋转速度。当指令位置Doi与实际位置DAi相等时，即△Di＝Doi－DAi＝0，Vpi＝0，VDi＝0，系统停止工作，执行部件到达指令所要求的位置。 由半闭环系统知，由位置控制、速度控制及位置检测三部分组成。 位置偏差△Di的概念如下： 当进给系统获得一个按恒速进给的（Fg）位置指令时，执行部件的速度不能立即达到Fg值，而是从0上升到此值，之后稳定在此值下运行。 在tP时，位置指令到达指令值DP，指令速度下降为0，执行部件的实际速度逐渐下降为0。 将指令位移量按脉冲当量换算为数字量，则 以恒速度Fg进给的指令位置的数字量按直线1变化，从0到达tP时刻的位置为DP。 当指令位置到达终点时， △Di≠0，电机并未立即停止，直到△Di＝0，Voi＝0电机n＝0。 实际上△Di是实际检测位置滞后指令位置的滞后量，电动机的转动就由△Di控制的。 ti时刻瞬时位置指令值Doi与瞬时值DAi，差值△Di即为位置偏差。 由于实际速度势逐渐上升到Fg值的，按同一脉冲当量换算或数字量的实际位置值按曲线I变化。实际位置总是滞后于指令位置。 加速时fi fs ，T时间内加速后倍率有关 f I +1=f