数控机床-课件-闭环伺服系统.ppt

方波 —— 三角波调制：输出波形的平均值按方波形式变化 三角波 —— 载波信号，决定逆变器的开关频率。 3.PWM 控制信号形成 *正弦波——三角波调制：输出波形的平均值按正弦波形式变化 *方波、正弦波 ——控制信号，频率、幅值均可调，决定逆变器的输出频率和幅值，可以由矢量变换控制获得。 *两信号交叉点——调制信号，即逆变器功率晶体管基极的控制信号 3.PWM 控制信号形成 4.正弦脉宽调制器 SPWM原理 5.失量变换控制原理 失量控制由德国学者于1972年提出,首先应用于感应(IM)电动 机中,目前也应用于永磁电动机 (PM)中,且更易实现,在高性能 伺服驱动系统中得以广泛应用。 失量控制是模仿直流电动机的控制得出的。 直流伺服电动机 ·定子——绕组通以电流If——产生励磁磁通 ·电枢——绕组通以电流Ia——产生电磁转矩 If, Ia彼此独立，分别调节可以控制 φ、T 此外，励磁磁场和电枢电流空间角度是由电刷和机械换向所 固定，且是正交的，从而使电枢电流产生的电磁转矩最大。 5.失量变换控制原理 同步：两磁场相互作用，转子产生转动，转速与旋转磁常相同 永磁同步交流伺服电动 ·转子——永磁体——产生恒定的励磁磁场 ·定子——三相电枢绕组——电枢电流——产生旋转磁场 励磁磁场与电枢电流的空间角度不是固定的，随负载而变化， 故不能简单地通过调节电枢电流来直接控制电磁转矩。 5.失量变换控制原理 设计一控制系统，对电枢电流相对励磁磁场进行空间定向控 制——角度控制；同时也控制电枢电流幅值——幅值控制， 统称失量控制。 在角度控制中，选择使电枢磁场与励磁磁场空间角度正交—— 磁场定向，使电枢电流产生的电磁转矩最大，以实现直流伺服 电动机的严格模拟。 永磁同步交流伺服电动 交流调速系统控制回路的结构与原理如下图：  返回 下一页 上一页 交流调速系统控制回路的结构与原理图说明  1)转子磁极位置检测电路 为了使电流与永磁体磁通在空间角度正交, 必须正确检测出磁极位置. 检测位置:旋转变压器 2)正弦波产生电路 产生以转子位置为相位的正弦波 3) DC-SIN (直流正弦)变换回路 由于在交流伺服电动机中需向电绕组通以三相交流正弦电压,故 需将速度调节器输出的直流电流参考信号转化为交流正弦信号 交流调速系统控制回路的结构与原理图说明  DC-SIN变换回路原理: 正弦波发生电路输出的数字化正弦波信号与速度调节器输出的直 流信号在乘法器中相乘,其输出信号作为交流正弦电流指令. 交流调速系统控制回路的结构与原理图说明  交流调速系统控制回路的结构与原理图说明  4)正弦波PWM电路 以一定频率和一定振幅的三角波与电流调节器输出的正弦波在比 较器中进行比较，若只取出正弦波超出三角波的部分，即可输出 不等宽的脉冲列。当脉冲的占空比为50%时, 逆变器的输出电压 为零。由于正弦波以50%占空比为中心而向两边增减，平均看来 就得到了正弦调制。 交流调速系统控制回路的结构与原理图说明  交流调速系统控制回路的结构与原理图说明  5) 速度检测回路 检测装置:旋转变压器、光电编码器 可同时完成磁极位置的检测。 6) 速度调节器ASR ASR输入信号：速度指令与速度反馈信号 输出信号：电流指令信号（直流量） 控制规律：比例积分(PL) 作用：进行稳定的速度控制 要求：能快速响应速度指令； 交流调速系统控制回路的结构与原理图说明  7) 电流调节器ACR ACR输入信号：电流指令与电流反馈信号 输出信号：电流控制信号 控制规律：比例积分(PL) 作用：完成与磁通矢良正交的高速控制，使电枢绕组中的电 流在幅值和相位上都得到有效控制 要求：具有更高的快速性，以适应对电流瞬时值跟踪控制. 第五节 直线电机 直线电机工作原理 直线电机特点 速度高 60-200m/min 惯性小 加速性能好1-28g 减少了机械传动系统，没有机械滞后和齿节误差 平稳精度高 没有中间传动系统，没有摩擦没有磨损 第三节 闭环伺服系统 一、概述 1．位置检测单元——将检测元件检测到的位置信号进行处理， 以形成位置反馈信号。 2．比较环节——完成指令信号与反馈信号的比较等。 3．伺服驱动——功率放大，以驱动伺服元件。 4．伺服电机——将电信号转换成机械运动。 (一) 系统组成 指令信号 比较环节 伺服驱动 伺服电机 位置检测单元 反馈信号 全闭环 精度高，但结构复杂、成本高，调试维修困难，适于大型精密数控系统。 半闭环 精度较全闭环差些，但结构简单，造价低且 便于调整。 交流伺服