第五章開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng).ppt

5.1概述,特點(diǎn)：,沒(méi)有位置反饋和速度反饋回路；,多使用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)；,在工作頻率范圍內(nèi)，系統(tǒng)每發(fā)出一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度（步距角）；,工作臺(tái)的位移量由發(fā)送給步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)量決定；,工作臺(tái)的移動(dòng)速度由發(fā)送給步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率決定；,受到步距角的限制，并且對(duì)系統(tǒng)誤差只能采用軟件補(bǔ)償?shù)姆椒ń鉀Q，所以精度較低；,受到步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率的限制，所以速度較慢。,工作臺(tái)的移動(dòng)方向由步進(jìn)電機(jī)繞組的通電順序或電流方向決定；,5.2步進(jìn)電機(jī)(StepperMotor),按照工作原理分：反應(yīng)式/變磁阻式永磁式、永磁感應(yīng)子式/混合式,按照相數(shù)分：三相、四相、五相等,5.2.1.1工作原理,步進(jìn)電機(jī)從一相通電換接到另一相通電，稱為一拍，每一拍，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定的角度，稱為步距角。,例子中的步進(jìn)電機(jī)繞阻通電順序?yàn)锳-C-B-A，則轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，步距角為7.5；若繞阻通電順序?yàn)锳-B-C-A，則轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。該種供電方式稱為單三拍方式。,雙三拍方式：AB-BC-CA-AB,三相六拍方式：A-AB-B-BC-C-CA-A,5.2.1.2性能指標(biāo),步距角：步進(jìn)電機(jī)每接收到一個(gè)控制脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度。,其中Z為轉(zhuǎn)子齒數(shù)，為N供電方式的拍數(shù)。,步距角決定了系統(tǒng)的分辨率。步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角引起的工作臺(tái)移動(dòng)距離稱為脈沖當(dāng)量。,其中l(wèi)為絲杠螺距，i為減速齒輪副的傳動(dòng)比。,最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Mjmax：步進(jìn)電機(jī)在不改變通電狀態(tài)時(shí)（轉(zhuǎn)子處在不動(dòng)狀態(tài)，即靜態(tài)），在電機(jī)軸上外加負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度（失調(diào)角），負(fù)載撤銷后，轉(zhuǎn)子又回到原來(lái)的位置。步進(jìn)電機(jī)所能夠承受的該類負(fù)載轉(zhuǎn)矩的最大值稱為最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩。,最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩反映了步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)的帶載能力。,空載啟動(dòng)（突跳）頻率fst：空載時(shí)步進(jìn)電機(jī)由靜止突然啟動(dòng)，進(jìn)入不丟步的正常運(yùn)行狀態(tài)的最高控制脈沖頻率。,最大運(yùn)行頻率fw：步進(jìn)電機(jī)不丟步而正常連續(xù)運(yùn)行的最高控制脈沖頻率。,最大運(yùn)行頻率決定了系統(tǒng)的最大速度。,工作臺(tái)移動(dòng)速度：,5.2.1.3步進(jìn)電機(jī)的選型,5.2.1.4反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn),步距角小，運(yùn)行頻率高，控制方便；,勵(lì)磁電流大，要求驅(qū)動(dòng)電源的功率大，從而效率較低；,電機(jī)的內(nèi)部阻尼小，單步運(yùn)行振蕩時(shí)間長(zhǎng)；,斷電后無(wú)定位轉(zhuǎn)矩。,5.2.2永磁式步進(jìn)電機(jī),永磁式（PermanentMagnet）步進(jìn)電機(jī)，簡(jiǎn)稱為PM步進(jìn)電機(jī)，其定子或轉(zhuǎn)子的某一方為永久磁鋼。其典型的特點(diǎn)為：,步距角大；,要求驅(qū)動(dòng)電源的功率小，從而效率較高；,電機(jī)的內(nèi)部阻尼大，單步運(yùn)行振蕩時(shí)間短；,斷電后有定位轉(zhuǎn)矩。,5.3步進(jìn)電機(jī)的控制脈沖分配方法,硬件方法,通用硬件電路,專用硬件電路,軟件方法,移位寄存器法,查表法,5.3.1硬件脈沖分配方法,通用硬件電路,采用硬件方法進(jìn)行脈沖分配，控制軟件一側(cè)只需要輸出一路脈沖信號(hào)和一路方向控制信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)繞阻的供電時(shí)序由硬件電路生成。,例如三相六拍,正轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn),X方向，1正轉(zhuǎn)，0反轉(zhuǎn),由以上真值表，可得邏輯表達(dá)式為,使用通用IC即可以設(shè)計(jì)出如上脈沖分配電路。,專用硬件電路,例如CH250、LCB052等。,5.3.2軟件脈沖分配方法,最常用的軟件脈沖分配方法有移位寄存器法和查表法。,移位寄存器