位置控制系统.ppt

一、步进电动机开环控制静态矩角特性当步进电动机不改变通电状态时，转子处在不动状态。如果在电动机轴上外加一个负载转矩，使转子按一定方向转过一个角度θ，此时转子所受的电磁转矩T称为静态转矩，角度θ称为失调角。描述静态时T与θ的关系叫矩角特性。该特性上的电磁转矩最大值称为最大静转矩。在静态稳定区内，当外加转矩去除时，转子在电磁转矩的作用下，仍能回到稳定平衡点位置（θ=0）。起动频率空载时，步进电动机由静止状态突然起动，并进入不丢步的正常运行的最高频率，称为起动频率或突跳频率。加给步进电动机的指令脉冲频率如大于起动频率，就不能正常工作。矩频特性与动态转矩矩频特性T=F(f)是描述步进电动机连续稳定运行时输出转矩与连续运行频率之间的关系。二、相位控制相位伺服系统是采用相位比较方法实现位置闭环（及半闭环）控制的伺服系统，是数控机床常用的一种位置控制系统。（5）驱动和执行元件鉴相器的输出信号一般比较微弱，需要放大，再经过速度控制单元驱动电动机带动工作台运动。三、幅值控制的组成和工作原理四、数字脉冲比较伺服系统这种系统主要优点是机构比较简单，采用光电编码器作位置检测装置，以半闭环的控制结构形式构成脉冲比较伺服系统。五、数字伺服系统1、数字伺服系统的特点数字伺服系统是用计算机软件来实现伺服控制的。（2）数字伺服系统是一种离散系统，其校正环节的比例(P)、积分(I)、微分(D)控制，即PID控制可由软件实现。**数控技术第五章数控机床的伺服系统第五节位置控制系统步进电机通电方式三相步进电机（A、B、C三相绕组）**单相轮流通电方式，通电顺序为：A→B→C→A→……，逆时针旋转。通电顺序为：A→C→B→A→……，顺时针旋转。**双相轮流通电方式，通电顺序为：AB→BC→CA→……，逆时针旋转。通电顺序为：AB→CA→BC→……，顺时针旋转。**单双相轮流通电方式：通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→……，逆时针旋转。通电顺序为：A→CA→C→BC→B→AB→……，顺时针旋转。步距角?对应每个指令脉冲，步进电动机转子转动一个固定角度?。式中：m——步进电机相数Z——步进电机转子的齿数K——通电方式，K=拍数/相数。拍数=相数时，K=1拍数=2×相数时，K=2。实际的步距角与理论值有误差，一转内的最大误差值定为步距误差，它的大小由制造精度、齿槽的分布不均匀和气隙不均匀等因素决定的。步进电机的静态步距误差通常在10′以内。连续运行频率步进电动机起动以后，其运行速度能跟踪指令脉冲频率连续上升而不丢步的最高工作频率，称为连续运行频率。其值远大于起动频率。与电机所带负载的性质和驱动电源都有关系。该特性上每一个频率对应的转矩称为动态转矩，使用时一定要考虑动态转矩随连续运行频率的上升而下降的特点。以上特性中，除第一项外，其余四项均与驱动电源有很大关系。步进电动机驱动电路环形分配器；高低压驱动电路；斩波驱动电路；细分驱动。步进电动机的自动升降速原理当步进电动机工作在起动频率以下时，不需要升降速；工作频率高于起动频率时，必须要进行自动升降速控制。如图a，用电动机所允许的最大加速度匀加速度进行升降速，时间最短。图b，为指数曲线加减速，能避免冲击并有助于准确定位。最大升降速控制可以用硬件实现，最常用的还是用软件实现。1、相位伺服系统的组成框图它由基准信号发生器、脉冲调相器、鉴相器、直流放大器、速度控制单元、检测元件及信号处理线路等组成。2、相位伺服系统的工作原理（1）基准信号发生器基准信号发生器输出一列具有一定频率的脉冲信号，其作用是为伺服系统提供一个相位比较基准。（2）脉冲调相器它的作用是将来自数控装置的进给脉冲信号转换为相位变化的信号，该相位变化信号可用正弦波或方波信号表示。若数控装置无进给脉冲输出,脉冲调相器的输出与基准信号发生器的基准信号同相位,两者无相位差。反之,数控装置每输出一个正向或反向进给脉冲,脉冲调相器的输出将超前或滞后基准信号一个相位角。脉冲调相器