伺服控制基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1伺服控制伺服控制(kngzh)基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識第一頁，共61頁。第1頁/共60頁第二頁，共61頁。 數(shù)控機(jī)床對位置檢測元件的要求數(shù)控機(jī)床對位置檢測元件的要求(yoqi) 1具有高可靠性和高抗干擾能力；具有高可靠性和高抗干擾能力； 2可滿足數(shù)控機(jī)床精度和速度的要求可滿足數(shù)控機(jī)床精度和速度的要求(yoqi)； 3能適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場的工作環(huán)境，使用、維護(hù)能適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場的工作環(huán)境，使用、維護(hù)方便；方便； 4價格低，壽命長；價格低，壽命長； 5便于與數(shù)控機(jī)床安裝、連接。便于與數(shù)控機(jī)床安裝、連接。第2頁/共60頁第三頁，共61頁。位量檢測元件位量檢測元件(yunjin)的分類和特點(diǎn)的分類和特點(diǎn) 經(jīng)常(

2、jngchng)用于數(shù)控機(jī)床的位置檢測元件有旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、編碼盤、光柵和磁尺等。 安裝的位置及耦合方式安裝的位置及耦合方式直接測量和間接測量；直接測量和間接測量； 測量方法測量方法 增量型和絕對型增量型和絕對型; ; 檢測信號的類型檢測信號的類型 模擬式和數(shù)字式；模擬式和數(shù)字式； 運(yùn)動型式運(yùn)動型式 回轉(zhuǎn)型和直線型；回轉(zhuǎn)型和直線型； 信號轉(zhuǎn)換的原理信號轉(zhuǎn)換的原理 光電效應(yīng)、光柵效應(yīng)、電磁感應(yīng)光電效應(yīng)、光柵效應(yīng)、電磁感應(yīng)(dinc-gnyng)(dinc-gnyng)原理原理、 壓電效應(yīng)、壓阻效應(yīng)和磁阻效應(yīng)等。壓電效應(yīng)、壓阻效應(yīng)和磁阻效應(yīng)等。 分類：分類：第3頁/共60頁第四頁，共61頁

3、。第4頁/共60頁第五頁，共61頁。第5頁/共60頁第六頁，共61頁。同步電機(jī)和異步電機(jī)的區(qū)別：三相交流電通過同步電機(jī)和異步電機(jī)的區(qū)別：三相交流電通過(tnggu)(tnggu)一定結(jié)構(gòu)的定子一定結(jié)構(gòu)的定子繞組時繞組時, ,要產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場要產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場. .在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下, ,轉(zhuǎn)子隨旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)。如果轉(zhuǎn)子隨旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)。如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速同旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速完全一致轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速同旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速完全一致, ,就是同步電機(jī)就是同步電機(jī); ;如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速小如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速小于磁場轉(zhuǎn)速于磁場轉(zhuǎn)速, ,也就是說兩者不同步也就是說兩者不同步, ,就是異步電機(jī)。就是異步電機(jī)。 異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單異

4、步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單, ,應(yīng)用廣泛；同步電機(jī)轉(zhuǎn)子本身產(chǎn)生固定方向的磁場應(yīng)用廣泛；同步電機(jī)轉(zhuǎn)子本身產(chǎn)生固定方向的磁場( (用永磁鐵或直流電流產(chǎn)生用永磁鐵或直流電流產(chǎn)生),),定子旋轉(zhuǎn)磁場定子旋轉(zhuǎn)磁場 拖著拖著 轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)子磁場( (轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子) )轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動, ,因因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定等于同步速。此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定等于同步速。第6頁/共60頁第七頁，共61頁。 空心杯轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理如圖所示：空心杯轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理如圖所示：1.有兩個定子，外定子和內(nèi)定子，外定子鐵芯槽內(nèi)安放有勵磁繞組和輸出繞組，有兩個定子，外定子和內(nèi)定子，外定子鐵芯槽內(nèi)安放有勵磁繞組和輸出繞組，彼此在空間相差彼此在空間相差

5、90電角度；而內(nèi)定子一般不放繞組，僅作磁路的一部分；電角度；而內(nèi)定子一般不放繞組，僅作磁路的一部分；2.空心杯轉(zhuǎn)子位于內(nèi)外空心杯轉(zhuǎn)子位于內(nèi)外(niwi)繞組之間，通常用非磁性材料（如銅、鋁或鋁合繞組之間，通常用非磁性材料（如銅、鋁或鋁合金）。金）。第7頁/共60頁第八頁，共61頁。 當(dāng)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時，勵磁后由杯形轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流當(dāng)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時，勵磁后由杯形轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流(gnyng din li)(gnyng din li)（包括渦流）（包括渦流）產(chǎn)生的磁場與輸出繞組軸線垂直，輸出繞組不感應(yīng)電動勢；產(chǎn)生的磁場與輸出繞組軸線垂直，輸出繞組不感應(yīng)電動勢； 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，由杯形轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，

6、由杯形轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流(gnyng din li)(gnyng din li)產(chǎn)生的磁場與輸出繞組產(chǎn)生的磁場與輸出繞組軸線重合，在輸出繞組中感應(yīng)的電動勢大小正比于杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，而頻率和勵磁電壓頻軸線重合，在輸出繞組中感應(yīng)的電動勢大小正比于杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，而頻率和勵磁電壓頻率相同。反轉(zhuǎn)時輸出電壓相位也相反。（率相同。反轉(zhuǎn)時輸出電壓相位也相反。（p33p33）勵磁繞組勵磁繞組輸出繞組輸出繞組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子內(nèi)定子內(nèi)定子測量儀器測量儀器第8頁/共60頁第九頁，共61頁。nCEUeao 空載空載(kn zi)時：時：負(fù)載時：負(fù)載時：aaaRRUnCRIEULe LRRCUae1n 只要只要CeCe（與磁通有關(guān)）

7、與（與磁通有關(guān)）與RaRa、RLRL保持不變，則保持不變，則輸出電壓輸出電壓U U與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n n成正比成正比。改。改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向，則電勢極性改變，輸出電壓的極性也改變。因此，直流測速發(fā)電機(jī)便將變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向，則電勢極性改變，輸出電壓的極性也改變。因此，直流測速發(fā)電機(jī)便將轉(zhuǎn)速信號變換成電壓信號，達(dá)到測速的目的。轉(zhuǎn)速信號變換成電壓信號，達(dá)到測速的目的。第9頁/共60頁第十頁，共61頁。直流測速發(fā)電機(jī)與異步測速發(fā)電機(jī)的性能直流測速發(fā)電機(jī)與異步測速發(fā)電機(jī)的性能(xngnng)比較：比較：第10頁/共60頁第十一頁，共61頁。第11頁/共60頁第十二頁，共61頁。光源光源(gungyun)光敏元件光敏

8、元件(yunjin)脈沖頻率：脈沖頻率：fc=Nn/60 N-圓盤的小孔數(shù)，受限于圓盤的大小。圓盤的小孔數(shù)，受限于圓盤的大小。 n-電動機(jī)轉(zhuǎn)速電動機(jī)轉(zhuǎn)速可見可見(kjin)：輸出頻率：輸出頻率fc與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n呈正比。呈正比。這種測量精度比測速機(jī)的精度高出幾個數(shù)量級。這種測量精度比測速機(jī)的精度高出幾個數(shù)量級。增量式光電測速原理增量式光電測速原理第12頁/共60頁第十三頁，共61頁。 設(shè)置一對光電傳感器，并使彼此設(shè)置一對光電傳感器，并使彼此(bc)測得信號相差測得信號相差90相位角，根據(jù)測得脈沖的超前、滯后情況加以判斷。相位角，根據(jù)測得脈沖的超前、滯后情況加以判斷。第13頁/共60頁第十四頁，共

9、61頁。絕對絕對(judu)式脈沖編式脈沖編碼器碼器 絕對式脈沖絕對式脈沖(michng)(michng)編碼器不需要基數(shù)，它在任意位置都給出編碼器不需要基數(shù)，它在任意位置都給出與其對應(yīng)的一個固定數(shù)字碼輸出。與其對應(yīng)的一個固定數(shù)字碼輸出。 常用的絕對式脈沖常用的絕對式脈沖(michng)(michng)編碼器有接觸式碼盤、光學(xué)碼盤和編碼器有接觸式碼盤、光學(xué)碼盤和磁性碼盤。磁性碼盤。 例如：接觸式碼盤，敏感元件電刷與碼盤上導(dǎo)電區(qū)直接接觸，以檢測例如：接觸式碼盤，敏感元件電刷與碼盤上導(dǎo)電區(qū)直接接觸，以檢測(jin c)(jin c)出碼盤的位置。出碼盤的位置。 u 碼盤基體是絕緣體，碼道是一組同心

10、圓導(dǎo)體，碼道的數(shù)目根據(jù)分辨率碼盤基體是絕緣體，碼道是一組同心圓導(dǎo)體，碼道的數(shù)目根據(jù)分辨率來決定；來決定；u 同心圓的徑向距離是碼道的寬度。若碼道數(shù)為同心圓的徑向距離是碼道的寬度。若碼道數(shù)為n n，則每周測量的分辨率為，則每周測量的分辨率為360360/2/2n n。以這個角度為間隔，在一周內(nèi)劃出。以這個角度為間隔，在一周內(nèi)劃出2 2n n個扇區(qū)，如下圖所示。個扇區(qū)，如下圖所示。u 其中陰影部分為導(dǎo)電區(qū)，邏輯電平為其中陰影部分為導(dǎo)電區(qū)，邏輯電平為“1 1”，白色部分為絕緣區(qū)，邏輯電，白色部分為絕緣區(qū)，邏輯電平為平為“0 0”。每個碼道上裝有一個電刷，。每個碼道上裝有一個電刷，每個電刷和一根單獨(dú)電

11、線相連，作為某每個電刷和一根單獨(dú)電線相連，作為某一位邏輯電平一位邏輯電平“1 1”或或“0 0”的輸出的輸出。這樣一組扇形區(qū)對應(yīng)于一個二進(jìn)制數(shù)。這樣一組扇形區(qū)對應(yīng)于一個二進(jìn)制數(shù)。一般外軌道為低位，內(nèi)軌道為高位一般外軌道為低位，內(nèi)軌道為高位，這樣就可用二進(jìn)制數(shù)來表示碼盤轉(zhuǎn)過的角度。，這樣就可用二進(jìn)制數(shù)來表示碼盤轉(zhuǎn)過的角度。第14頁/共60頁第十五頁，共61頁。絕對絕對(judu)(judu)脈沖發(fā)生器碼盤脈沖發(fā)生器碼盤 第15頁/共60頁第十六頁，共61頁。17格雷碼盤格雷碼盤第16頁/共60頁第十七頁，共61頁。十位十位(sh wi)絕對式編碼器絕對式編碼器第17頁/共60頁第十八頁，共61頁

12、。旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)(xunzhun)(xunzhun)編碼器編碼器 400 400線（線（400400脈沖脈沖/ /周）周）型號：增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，型號：增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，A A、B B兩相。通過旋轉(zhuǎn)的光柵盤和光耦產(chǎn)生兩相。通過旋轉(zhuǎn)的光柵盤和光耦產(chǎn)生可識別方向的計數(shù)脈沖信號。可識別方向的計數(shù)脈沖信號。性能：性能：400P/R-400400P/R-400脈沖每轉(zhuǎn)。脈沖每轉(zhuǎn)。DC12-24VDC12-24V供電，最小供電，最小5V5V供電。最大機(jī)械供電。最大機(jī)械轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速1000010000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分，響應(yīng)頻率：分，響應(yīng)頻率：0-20KHz0-20KHz；用途：用于測量物體的旋轉(zhuǎn)速度、角度、加速度及長度測

13、量。用途：用于測量物體的旋轉(zhuǎn)速度、角度、加速度及長度測量。使用范圍：適用于各種位移變化智能控制使用范圍：適用于各種位移變化智能控制(kngzh)(kngzh)、鋼筋定長裁剪、鋼筋定長裁剪控制控制(kngzh)(kngzh)器、民用的測身高人體秤、大學(xué)生比賽用機(jī)器人等。器、民用的測身高人體秤、大學(xué)生比賽用機(jī)器人等。特點(diǎn)：具有體積小、重量輕，安裝方便，性價比極高的顯著優(yōu)點(diǎn)。特點(diǎn)：具有體積小、重量輕，安裝方便，性價比極高的顯著優(yōu)點(diǎn)。接線輸出：接線輸出：A A相，相，B B相，相，VccVcc正電源，正電源，V0V0地，屏蔽線。接線顏色產(chǎn)品銘牌地，屏蔽線。接線顏色產(chǎn)品銘牌上有明確標(biāo)注。上有明確標(biāo)注。第

14、18頁/共60頁第十九頁，共61頁。第19頁/共60頁第二十頁，共61頁。( (一一) )差動變壓器和微同步器差動變壓器和微同步器 1.1.差動變壓器差動變壓器直線直線(zhxin)位移式位移式轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)角式勵磁勵磁輸出輸出第20頁/共60頁第二十一頁，共61頁。差動變壓器差動變壓器第21頁/共60頁第二十二頁，共61頁。2.2.微動同步器微動同步器 微動同步器由四極定子和兩極轉(zhuǎn)子組成(z chn)。在定子每個極上繞有兩個線圈（初級在里側(cè)，次級在外側(cè)）。用各極中的一個線圈串聯(lián)成初級激磁回路，各極中的另一線圈則串聯(lián)成次級感應(yīng)回路。 信號型的微動同步器實(shí)際上是一種高精確度的變磁阻型旋轉(zhuǎn)變壓器。對于一

15、定的勵磁電壓和頻率來說，在一定的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角范圍(一般為10度或12度)內(nèi)，它的輸出電壓正比于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角。 第22頁/共60頁第二十三頁，共61頁。 激磁回路的連接原則是：當(dāng)將等幅交流電壓加于其上時，在激磁電流激磁回路的連接原則是：當(dāng)將等幅交流電壓加于其上時，在激磁電流的某半周期內(nèi)，各極上的磁通方向如圖中箭頭所示；次級感應(yīng)回路的連接的某半周期內(nèi)，各極上的磁通方向如圖中箭頭所示；次級感應(yīng)回路的連接原則是：使總的輸出電壓是原則是：使總的輸出電壓是 、極和極和I I 、極上感應(yīng)電壓之差。極上感應(yīng)電壓之差。 當(dāng)轉(zhuǎn)子如圖處于對稱于定子的位置時，定子和轉(zhuǎn)子之間的四個氣隙幾當(dāng)轉(zhuǎn)子如圖處于對稱于定子的位置時，定子和

16、轉(zhuǎn)子之間的四個氣隙幾何形狀完全相同，各極的磁通相等，從而使得何形狀完全相同，各極的磁通相等，從而使得 、極上的感應(yīng)電壓與極上的感應(yīng)電壓與I I 、IVIV極上的感應(yīng)電壓相等，總的輸出電壓為零，轉(zhuǎn)子被看成處于零位。若極上的感應(yīng)電壓相等，總的輸出電壓為零，轉(zhuǎn)子被看成處于零位。若轉(zhuǎn)子偏離零位一個角度轉(zhuǎn)子偏離零位一個角度(jiod)(jiod)，則四個氣隙不再相同，造成了各極磁，則四個氣隙不再相同，造成了各極磁通量的變化，其中一對磁極的磁通減小，另一對滋極的磁通增大，這樣，通量的變化，其中一對磁極的磁通減小，另一對滋極的磁通增大，這樣，次級就有一個正比于轉(zhuǎn)子角位移的電壓輸出。次級就有一個正比于轉(zhuǎn)子角位

17、移的電壓輸出。 當(dāng)轉(zhuǎn)動方向改變時，輸出電壓有當(dāng)轉(zhuǎn)動方向改變時，輸出電壓有180180的相位躍變，微動同步器的輸?shù)南辔卉S變，微動同步器的輸出電壓的頻率等同勵磁電源頻率（通常采用的勵磁電壓為出電壓的頻率等同勵磁電源頻率（通常采用的勵磁電壓為60605050HzHz，5 5 50V 50V）。微動同步器的靈敏度大約為每度）。微動同步器的靈敏度大約為每度0.20.25V5V，非線性度，非線性度0.10.11.01.0。第23頁/共60頁第二十四頁，共61頁。 旋轉(zhuǎn)變壓器常用于數(shù)控機(jī)床中角位移的檢測。它具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、信號輸出幅值大、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)； 但其測量精度(jn d)低。一般用于精度

18、(jn d)要求不高的數(shù)控機(jī)床或大型數(shù)控機(jī)床的粗測及中測系統(tǒng)。第24頁/共60頁第二十五頁，共61頁。定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子S S1R1S S2S S3S S4R2R3R4第25頁/共60頁第二十六頁，共61頁。(a)(a)有刷式旋轉(zhuǎn)有刷式旋轉(zhuǎn)(xunzhun)(xunzhun)變變壓器壓器11轉(zhuǎn)子繞組；轉(zhuǎn)子繞組；22定子繞組；定子繞組；33轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子；44整流子；整流子；55電刷；電刷；66接線柱接線柱注：換向器俗稱注：換向器俗稱(s chn)整流子。整流子。第26頁/共60頁第二十七頁，共61頁。(b)(b)無刷式旋轉(zhuǎn)變壓器無刷式旋轉(zhuǎn)變壓器11殼體；殼體；22本體定子；本體定子； 7 7本體轉(zhuǎn)子

19、；本體轉(zhuǎn)子； 3 3附加附加(fji)(fji)變壓器定子；變壓器定子；44附加附加(fji)(fji)變壓器一次繞組（原邊）；變壓器一次繞組（原邊）；55附加附加(fji)(fji)變壓器轉(zhuǎn)子線軸；變壓器轉(zhuǎn)子線軸；66附加附加(fji)(fji)變壓器二次繞組（副邊）；變壓器二次繞組（副邊）；88轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)子軸第27頁/共60頁第二十八頁，共61頁。第28頁/共60頁第二十九頁，共61頁。第29頁/共60頁第三十頁，共61頁。V1=VmsintE 2= nVmsint （=90） E2=nVmsint sin E E2 2=0=0（=0） E2= nV1sin = nVm sint sin =

20、0 E 2=0 =90 E 2=nVmsint式中式中:E2轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)(gnyng)電勢；電勢；V1定子繞組勵磁電壓，定子繞組勵磁電壓，V1=Vm sint； Vm電壓信號幅值；電壓信號幅值；定子繞組軸線的垂線與轉(zhuǎn)子繞組軸線間夾角；定子繞組軸線的垂線與轉(zhuǎn)子繞組軸線間夾角； n變壓比（即兩個繞組匝數(shù)比）變壓比（即兩個繞組匝數(shù)比）V1=VmsintV1=Vmsint1定子定子(dngz)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子(zhun z)第30頁/共60頁第三十一頁，共61頁。應(yīng)用疊加原理，可求出轉(zhuǎn)子應(yīng)用疊加原理，可求出轉(zhuǎn)子繞組中一個繞組的感應(yīng)磁通繞組中一個繞組的感應(yīng)磁通為：為：( (使用時另一個繞組接使用時另

21、一個繞組接高阻抗高阻抗(zkng)(zkng)，不作為，不作為旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出，主要起旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出，主要起平衡磁場的作用，目的在于平衡磁場的作用，目的在于提高測量精度提高測量精度) )V2V2產(chǎn)生產(chǎn)生(chns(chnshng)hng)的磁通的磁通V1V1產(chǎn)生的產(chǎn)生的磁通磁通作用于轉(zhuǎn)子部分作用于轉(zhuǎn)子部分的磁通分量的磁通分量)tcos(ctcosstsincossu1m1m1m12113nVosnVinnVnVinnV12113cossin112233輸出電動勢：輸出電動勢：第31頁/共60頁第三十二頁，共61頁。)tcos(ctcosstsincossu1m1m1m12113 nVosnV

22、innVnVinnV第32頁/共60頁第三十三頁，共61頁。1）鑒相型工作）鑒相型工作(gngzu)方式方式(同前面同前面) 在鑒相型工作方式下，旋轉(zhuǎn)變壓器的在鑒相型工作方式下，旋轉(zhuǎn)變壓器的兩相正交定子繞組兩相正交定子繞組分別加上分別加上幅值相等、頻幅值相等、頻率相同而相位相差率相同而相位相差90度度的正弦勵磁電壓，即：的正弦勵磁電壓，即： V1=Vm sint V2=Vm cost式中：式中：Vm勵磁電壓的幅值；勵磁電壓的幅值； 勵磁角頻率。勵磁角頻率。這兩相勵磁電壓在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：這兩相勵磁電壓在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為： 第33頁/共60頁第三十四頁，共61頁。 由上

23、式可知，轉(zhuǎn)子(zhun z)繞組感應(yīng)電動勢的相位嚴(yán)格地按轉(zhuǎn)子(zhun z)轉(zhuǎn)角1的正弦(或余弦)規(guī)律變化，其頻率和勵磁電壓頻率相同（幅值不變）。因此，可利用鑒相器線路檢測旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子(zhun z)繞組中感應(yīng)電動勢的相位來測量出轉(zhuǎn)子(zhun z)相對于定子的轉(zhuǎn)角1，即被測位移的大小。 但是，因?yàn)閡3是關(guān)于1的周期函數(shù)，故轉(zhuǎn)子(zhun z)每轉(zhuǎn)一周，u3將周期性的變化一次，因此，實(shí)際應(yīng)用中，不但要測u3的大?。榱藴y相位），還要測其周期性變化的次數(shù)；或者將被測角位移限制在180以內(nèi)。 )tcos(u1m3 nV第34頁/共60頁第三十五頁，共61頁。tsin)sin()sin(tsinc

24、ostsinsinsintsincoscossummmm213nVnVnVnVnVinnV 可見，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢的可見，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢的幅值幅值嚴(yán)格地按轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角嚴(yán)格地按轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的變的變化而變化。若化而變化。若= = ，則，則E E2 20 0。實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢的。實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢的大小大小( (即勵磁幅值即勵磁幅值) )，不斷修改定子繞組勵磁信號的，不斷修改定子繞組勵磁信號的 ，使其跟蹤使其跟蹤的變化的變化，以測量角位移以測量角位移。 第35頁/共60頁第三十六頁，共61頁。第36頁/共60頁第三十七頁，共61頁。第37頁/共

25、60頁第三十八頁，共61頁。定子定子(dngz) (dngz) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子分段繞組分為兩組，布置成空間相差分段繞組分為兩組，布置成空間相差9090相角，即相角，即1/41/4節(jié)距（一節(jié)距相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)變壓器一轉(zhuǎn)，節(jié)距（一節(jié)距相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)變壓器一轉(zhuǎn)，360360電角度電角度(jiod)(jiod)），又稱為正、余弦繞組），又稱為正、余弦繞組1)圓盤式（旋轉(zhuǎn)圓盤式（旋轉(zhuǎn)(xunzhun)）感應(yīng)同步器）感應(yīng)同步器2)直線式感應(yīng)同步器直線式感應(yīng)同步器第38頁/共60頁第三十九頁，共61頁。(a)定尺繞組(roz)(b)W形滑尺繞組(roz) (c)U形滑尺繞組 印制電路繞組：用絕緣粘貼劑把銅箔粘牢在金屬（或玻

26、璃）基板上，然后按設(shè)計要求腐印制電路繞組：用絕緣粘貼劑把銅箔粘牢在金屬（或玻璃）基板上，然后按設(shè)計要求腐蝕成不同曲折形狀的平面繞組。這種繞組稱為印制電路繞組。蝕成不同曲折形狀的平面繞組。這種繞組稱為印制電路繞組。 節(jié)距節(jié)距第39頁/共60頁第四十頁，共61頁。第40頁/共60頁第四十一頁，共61頁。1 1）鑒相型工作方式）鑒相型工作方式 根據(jù)定尺繞組感應(yīng)電動勢的相位變化來鑒別根據(jù)定尺繞組感應(yīng)電動勢的相位變化來鑒別(jinbi)(jinbi)滑尺相對于定尺的位移量?；呦鄬τ诙ǔ叩奈灰屏?。 當(dāng)滑尺上兩個互相錯開當(dāng)滑尺上兩個互相錯開1/41/4節(jié)距的繞組分別加上幅值節(jié)距的繞組分別加上幅值、頻率相同

27、，而相位相差、頻率相同，而相位相差9090的勵磁電壓的勵磁電壓Us=UmcostUs=Umcost和和Uc=UmsintUc=Umsint時，它們在定尺繞組上所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢時，它們在定尺繞組上所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為：分別為： 這時定尺繞組總的感應(yīng)電動勢為：這時定尺繞組總的感應(yīng)電動勢為： costsinnUeintcosnUemcms s)tsin(nUsintcosnUostsinnUeeemmmsc c第41頁/共60頁第四十二頁，共61頁。n 電磁耦合系數(shù)電磁耦合系數(shù)的幅值的幅值反映的是定尺和滑尺的相對移動的距離反映的是定尺和滑尺的相對移動的距離x。SUmU 當(dāng)滑尺移動的距離(jl)

28、為x時，檢測周期是2，則對應(yīng)于感應(yīng)電勢以余弦函數(shù)將變化角： 即：定尺繞組感應(yīng)電動勢的相位(t+)反映了感應(yīng)同步器定滑兩尺的相對位移(wiy)x。因此，可通過測量定尺繞組感應(yīng)電動勢的相位變化來測量感應(yīng)同步器兩尺的相對位移(wiy)量。)tsin(nUsintcosnUostsinnUeeemmmsc cx 22第42頁/共60頁第四十三頁，共61頁。 costsinnUtsinnUetsinnUintsinnUecs sincossincossmcmmsm這時定尺繞組這時定尺繞組(roz)(roz)總的感應(yīng)電動勢為：總的感應(yīng)電動勢為： 這里，定尺繞組感應(yīng)電動勢的幅值這里，定尺繞組感應(yīng)電動勢的幅值

29、nUnUm msin( -sin( -) )反映了感應(yīng)同步器兩尺的相對位反映了感應(yīng)同步器兩尺的相對位移移x x。因此，。因此，可通過測量定尺繞組感應(yīng)電動勢的幅值變化來測量感應(yīng)同步可通過測量定尺繞組感應(yīng)電動勢的幅值變化來測量感應(yīng)同步器兩尺的相對位移量器兩尺的相對位移量。tsinnUtsinnUsintnUcostsinnUeeemmmmsc ）（）（sinsincossinsin第43頁/共60頁第四十四頁，共61頁。5 5、感應(yīng)同步器數(shù)字位置、感應(yīng)同步器數(shù)字位置(wi zhi)(wi zhi)測量系統(tǒng)測量系統(tǒng) 圖圖2-52 2-52 鑒相型控制鑒相型控制(kngzh)(kngzh)原理圖原理圖

30、常把感應(yīng)同步器作為位置常把感應(yīng)同步器作為位置(wi zhi)檢測元件。檢測元件。第44頁/共60頁第四十五頁，共61頁。第45頁/共60頁第四十六頁，共61頁。 圖2-53 感應(yīng)同步器閉環(huán)系統(tǒng)(xtng)第46頁/共60頁第四十七頁，共61頁。(a)(a)串聯(lián)串聯(lián)(chunlin)(chunlin)方式方式 (b) (b) 串、并聯(lián)串、并聯(lián)(bnglin)(bnglin)方式方式6.6.感應(yīng)同步器的拼接感應(yīng)同步器的拼接第47頁/共60頁第四十八頁，共61頁。1.光柵光柵(gungshn)的分類的分類光柵按其功能可分為光柵按其功能可分為長光柵長光柵和和圓光柵圓光柵：長光柵：呈尺狀，用于測量直線位

31、移；長光柵：呈尺狀，用于測量直線位移；圓光柵：呈盤狀，用于測量角位移。圓光柵：呈盤狀，用于測量角位移。 光柵按對入射光波的調(diào)制方式又可分為振幅光柵和相位光柵光柵按對入射光波的調(diào)制方式又可分為振幅光柵和相位光柵 ：振幅光柵：振幅光柵：稱為黑白光柵（透射光柵），其柵線與縫隙是黑白相間的，稱為黑白光柵（透射光柵），其柵線與縫隙是黑白相間的，縫縫隙是透光的細(xì)直線，這種光柵只對入射光波的振幅或光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制；隙是透光的細(xì)直線，這種光柵只對入射光波的振幅或光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制；相位光柵相位光柵：即反射光柵，即反射光柵，刻線呈鋸齒形或三角形，它通過控制刻劃面與光柵刻線呈鋸齒形或三角形，它通過控制刻劃面與光柵平面的夾角

32、來改變各級光譜的相對光強(qiáng)的分布，即對相位進(jìn)行調(diào)制。平面的夾角來改變各級光譜的相對光強(qiáng)的分布，即對相位進(jìn)行調(diào)制。 第48頁/共60頁第四十九頁，共61頁。計量光柵計量光柵(gungshn)分類圖分類圖 第49頁/共60頁第五十頁，共61頁。透射透射(tu sh)(tu sh)光柵（最長可達(dá)光柵（最長可達(dá)2m2m） 反射光柵，常用反射光柵，常用(chn(chn yn yn) )于大位移于大位移 第50頁/共60頁第五十一頁，共61頁。光柵：由標(biāo)尺光柵光柵：由標(biāo)尺光柵G2(G2(又叫主光柵又叫主光柵)()(長長) )和指示光柵和指示光柵G1(G1(短短) )組成。標(biāo)尺光組成。標(biāo)尺光柵和指示光柵均為透明的光學(xué)玻璃條，并在上面刻有很多與運(yùn)動方向垂直柵和指示光柵均為透明的光學(xué)玻璃條，并在上面刻有很多與運(yùn)動方向垂直的線條。刻線的線條?？叹€(k xin)(k xin)的密度為的密度為5050、100100、200200、500