伺服驅(qū)動系統(tǒng)課件

第六章數(shù)控伺服系統(tǒng)6.1概述6.1.1伺服系統(tǒng)的概念伺服系統(tǒng)是指以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)。數(shù)控機床伺服系統(tǒng)又稱為位置隨動系統(tǒng),簡稱為伺服系統(tǒng)。常見的伺服系統(tǒng)有開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)之分，直流與交流伺服系統(tǒng)之分，進(jìn)給伺服與主軸驅(qū)動系統(tǒng)之分，電液伺服與電氣伺服系統(tǒng)之分。伺服系統(tǒng)是一種執(zhí)行機構(gòu)，它接受來自數(shù)控裝置的進(jìn)給指令信號，經(jīng)變換、調(diào)節(jié)和放大后驅(qū)動執(zhí)行件，轉(zhuǎn)化為直線或旋轉(zhuǎn)運動。精選伺服驅(qū)動系統(tǒng)（1）進(jìn)給驅(qū)動控制機床各坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運動，是一種精密的位置跟蹤與定位系統(tǒng)，它包括速度控制，也是一般概念的伺服驅(qū)動系統(tǒng)。（2）主軸驅(qū)動控制機床主軸的旋轉(zhuǎn)運動和切削過程中的轉(zhuǎn)矩和功率，一般以速度控制為主。對C坐標(biāo)功能的主軸驅(qū)動也需要位置控制。（3）輔助驅(qū)動在各類加工中心或多功能數(shù)控機床中，控制刀庫、料庫等輔助系統(tǒng)，多采用簡易的位置控制。精選伺服系統(tǒng)的組成組成：伺服電機驅(qū)動信號控制轉(zhuǎn)換電路電子電力驅(qū)動放大模塊位置調(diào)節(jié)單元速度調(diào)節(jié)單元電流調(diào)節(jié)單元檢測裝置一般閉環(huán)系統(tǒng)為三環(huán)結(jié)構(gòu)：位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)。精選6.1.1伺服系統(tǒng)的組成

位置調(diào)解速度調(diào)解電流調(diào)解轉(zhuǎn)換驅(qū)動工作臺電流反饋速度反饋位置反饋MG位置、速度和電流環(huán)均由調(diào)節(jié)控制模塊、檢測和反饋部分組成。電力電子驅(qū)動裝置由驅(qū)動信號產(chǎn)生電路和功率放大器組成。嚴(yán)格來說：位置控制包括位置、速度和電流控制；速度控制包括速度和電流控制。精選(1)精度高

伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能復(fù)現(xiàn)輸入量的精確程度。包括定位精度和輪廓加工精度。(2)穩(wěn)定性好

穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)過程后，達(dá)到新的或者恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度。(3)快速響應(yīng)快速響應(yīng)是伺服系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的重要指標(biāo)，它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。(4)調(diào)速范圍寬

調(diào)速范圍是指生產(chǎn)機械要求電機能提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比。0~30m/min。(5)低速大轉(zhuǎn)矩

進(jìn)給坐標(biāo)的伺服控制屬于恒轉(zhuǎn)矩控制，在整個速度范圍內(nèi)都要保持這個轉(zhuǎn)矩；主軸坐標(biāo)的伺服控制在低速時為恒轉(zhuǎn)矩控制，能提供較大轉(zhuǎn)矩。在高速時為恒功率控制，具有足夠大的輸出功率。6.1.2數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的要求

精選伺服驅(qū)動電機是伺服系統(tǒng)的重要驅(qū)動元件。為滿足上述要求，對伺服電動機的要求應(yīng)該是：①從最低速到最高速電機都要平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)距波動要小，尤其是在低速如0.1r/min或更低轉(zhuǎn)速時，仍有穩(wěn)定的速度而無爬行現(xiàn)象。②電機應(yīng)具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載4-6倍而不損壞。③為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機應(yīng)該有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并且有盡可能小的時間常數(shù)和啟動電壓。電機應(yīng)具有耐受4000rad/s2以上角加速度的能力，才能保證電機在0.2s以內(nèi)從靜止到額定轉(zhuǎn)速。④電機應(yīng)能承受頻繁啟動、制動和反轉(zhuǎn)。6.1.2數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的要求(續(xù))精選6.2步進(jìn)電動機伺服系統(tǒng)

開環(huán)位置伺服系統(tǒng)也叫步進(jìn)式伺服系統(tǒng)，其驅(qū)動元件為步進(jìn)電機。功率步進(jìn)電機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)最簡單，控制最容易，維修最方便，控制為全數(shù)字化，這完全符合數(shù)字化控制技術(shù)的要求，控制系統(tǒng)與步進(jìn)電機的驅(qū)動控制電路結(jié)為一體。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，除功率驅(qū)動電路之外，其它硬件電路均可由軟件實現(xiàn)，從而簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低成本，提高了系統(tǒng)的可靠性。而步進(jìn)電機的功耗太多，速度也不高。目前的步進(jìn)電機在脈沖當(dāng)量為1微米時，最高移動僅僅為2m/min，且功率越大，移動速度越低，故主要用于速度與精度要求不高的經(jīng)濟型數(shù)控機床及舊設(shè)備改造中。精選6.2.1步進(jìn)電機的工作原理及類型步進(jìn)電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機械角位移或直線位移的控制電機。步進(jìn)電機又稱脈沖電動機或電脈沖馬達(dá)。其角位移量與電脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與電脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率就可以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。最大缺點是容易失步，特別是在大負(fù)載和速度較高的情況下，失步更容易發(fā)生。但是近年來發(fā)展起來的恒流斬波驅(qū)動、PWM驅(qū)動、微步驅(qū)動、超微步驅(qū)動及其他們的綜合運用，使得步進(jìn)電機的驅(qū)動能力有很大提高主要用于數(shù)控機床的開環(huán)伺服系統(tǒng)。精選（1）步進(jìn)電機的分類

按運動方式分：有旋轉(zhuǎn)式、直線運動式、平面運動式和滾動運動式。按工作原理分：有反應(yīng)式（磁阻式）、電磁式、永磁式、永磁感應(yīng)式（混合式）。按使用場合分：有功率步進(jìn)電機和控制步進(jìn)電機。按電機結(jié)構(gòu)分：有單段式（徑向式）、多段式（軸向式）、印刷繞組式。按工作相數(shù)分：有三相、四相、五相等。按使用頻率分：有高頻步進(jìn)電機和低頻步進(jìn)電機。數(shù)控機床中使用較多的是反應(yīng)式步進(jìn)電機和永磁感應(yīng)式步進(jìn)電機精選精選（2）步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)與工作原理步進(jìn)電機又稱脈沖電機，每接受一個脈沖信號轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個角度，稱為步距角。脈沖數(shù)目：位移大??；脈沖頻率：速度大小；通電順序：方向控制。步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)：（單段式三相反應(yīng)式步進(jìn)電機結(jié)構(gòu)）：工作原理：電磁吸合

轉(zhuǎn)子：開槽形成齒定子：有磁極以三相單三拍為例說明工作原理：第一拍：A相勵磁繞組通電，B、C勵磁繞組斷電。A相定子繞組的磁力線為保持磁阻最小，給轉(zhuǎn)子施加力矩，使相鄰轉(zhuǎn)子齒與之對齊。第二拍：B相勵磁繞組通電，C、A勵磁繞組斷電。第三拍：C相勵磁繞組通電，A、B勵磁繞組斷電。如通電順序：A、B、C逆時針旋轉(zhuǎn)；如通電順序相反，則順時針旋轉(zhuǎn)通電順序也可以A-AB-B-BC-C-CA精選精選精選同一臺步進(jìn)電機，因通電方式的不同，運行時的步距角也是不同的，采用單、雙拍通電方式時，步距角要比單拍通電方式減小一半。實際使用中，單三拍通電方式由于在切換時一相繞組斷電，而另一相繞組開始通電容易造成失步。此外，由單一繞組通電吸引轉(zhuǎn)子，也容易使轉(zhuǎn)子在平衡位置附近產(chǎn)生振蕩，運行的穩(wěn)定性差，所以很少采用。通常將它改成“雙三拍通電方式”。上述這種簡單結(jié)構(gòu)的反應(yīng)式步進(jìn)電機的步距角較大，如在數(shù)控機床中應(yīng)用就會影響到加工工件的精度。實際中采用的是小步距角的步進(jìn)電機。精選6.2.2步進(jìn)電機的主要特性

（1）步距角和靜態(tài)步距角（誤差）步距角計算公式：式中：m—定子磁極項數(shù)

z—轉(zhuǎn)子齒數(shù)

k—通電方式相鄰兩次通電項數(shù)相同取k=1；否則k=2。當(dāng)步進(jìn)電機空載且以單脈沖輸入時，其實際步距角與理論步距角之差稱為靜態(tài)步距角誤差，它隨步進(jìn)電機制造精度而變化。一般在10′-30′的范圍內(nèi)。精選圖所示為步進(jìn)電動機的展開圖。其中定子有6個極，轉(zhuǎn)子有40個齒。當(dāng)A極下的定、轉(zhuǎn)子齒對齊時，B極和C極下的齒就分別和轉(zhuǎn)子齒相錯三分之一的轉(zhuǎn)子齒距。反應(yīng)式步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)子齒數(shù)Zr，基本上由步距角的要求所決定。但是為了能實現(xiàn)上述“自動錯位”，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)就必須滿足一定條件，而不能為任意數(shù)值。當(dāng)定子的相鄰極屬于不同的相時，在某一極下若定子和轉(zhuǎn)子的齒對齊時，則要求在相鄰極下的定子和轉(zhuǎn)子之間應(yīng)錯開轉(zhuǎn)子齒距的1/m。精選（2）靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與矩角特性

當(dāng)步進(jìn)電機不改變通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子處于不動狀態(tài)，如果在電機軸上外加一個負(fù)載轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按一定的方向轉(zhuǎn)過一個角度θ，此時轉(zhuǎn)子所受的電磁轉(zhuǎn)矩，稱為靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，角度θ稱為失調(diào)角。描述靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與θ的關(guān)系叫作步進(jìn)電機的靜態(tài)矩角特性。精選各項的矩角特性差異不應(yīng)該太大，否則會影響步距精度及引起低頻振蕩。可以通過調(diào)整相電流的方法，使電動機矩角特性大致相同。兩個齒中心線之間的距離叫齒距，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距，矩角特性就變化一個周期，相當(dāng)于2π電角度。精選在定子、轉(zhuǎn)子齒槽對準(zhǔn)時，定、轉(zhuǎn)子槽中心線重合，失調(diào)角為θ=0°，電磁轉(zhuǎn)矩T=0。若轉(zhuǎn)子齒的中心線對準(zhǔn)定子槽中心線，失調(diào)角θ=±π，這時相鄰兩定子齒對這轉(zhuǎn)子齒有同樣的拉力，但方向相反，故電磁轉(zhuǎn)矩T=0。在失調(diào)角θ=±π/2（即1/4齒距處），轉(zhuǎn)矩最大，轉(zhuǎn)矩方向是使轉(zhuǎn)子位置趨向失調(diào)角為零。當(dāng)失調(diào)角小于-π或大雨+π時，該轉(zhuǎn)子齒已進(jìn)入了另一個定子齒的拉力范圍，轉(zhuǎn)矩方向趨于使轉(zhuǎn)子齒與下一個齒對齊。當(dāng)θ=±2π，轉(zhuǎn)子齒與另一個定子齒對齊，轉(zhuǎn)矩又為零。精選如上所述，在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子有一定的穩(wěn)定平衡點。如果步進(jìn)電機空載，則穩(wěn)定在平衡點為θ=0，而θ=±π處為不穩(wěn)定平衡點。穩(wěn)定平衡點只有一個。在靜態(tài)情況下，如受外負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用，使轉(zhuǎn)子偏離它的平衡點，但沒有超過相鄰的不穩(wěn)定平衡點，則當(dāng)外轉(zhuǎn)矩除去后，轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，仍能回到原來的平衡點。精選（3）最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩步進(jìn)電機矩角特性曲線上電磁轉(zhuǎn)矩的最大值稱為最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩。它與通電狀態(tài)及繞組內(nèi)電流值有關(guān)。在一定的通電狀態(tài)下，最大靜轉(zhuǎn)矩與繞組內(nèi)電流的關(guān)系，稱為最大靜轉(zhuǎn)矩特性。當(dāng)控制電流很小時，最大靜轉(zhuǎn)矩與電流的平方成正比地增大，當(dāng)電流稍大時，受磁路飽和的影響，最大轉(zhuǎn)矩Tmax上升變緩，電流很大時曲線趨向飽和。精選（4）起動轉(zhuǎn)矩下圖為三相步進(jìn)電機的矩角特性曲線，則A相和B相的矩角特性交點的縱坐標(biāo)值為起動轉(zhuǎn)矩。它表示步進(jìn)電機單相激勵時所能帶動的極限負(fù)載轉(zhuǎn)矩。精選（5）連續(xù)運行狀態(tài)時的動特性__工作頻率步進(jìn)電機的工作頻率是指電動機按指令的要求進(jìn)行正常工作的最大脈沖頻率。所謂正常工作就是指步進(jìn)電機不失步地工作，即一個脈沖移動一個步距角。所謂失步的內(nèi)容包括：丟步和越步。步進(jìn)電動機的工作頻率，通常分為啟動頻率、制動頻率及連續(xù)工作頻率。對于同樣負(fù)載轉(zhuǎn)矩來說，正、反向起動頻率和制動頻率都是一樣的，而連續(xù)工作頻率要高得多。一般步進(jìn)電動機的技術(shù)參數(shù)中只給出起動頻率和連續(xù)工作頻率。精選①起動頻率空載時，步進(jìn)電機由靜止?fàn)顟B(tài)突然啟動，并進(jìn)入不丟步的正常運行的最高頻率，稱為空載起動頻率。加給步進(jìn)電機的指令脈沖頻率如果大于起動頻率，就不能正常工作。步進(jìn)電機加負(fù)載時啟動頻率比空載要低。而且隨著負(fù)載加大，起動頻率會進(jìn)一步降低。起動頻率的大小由許多因素決定，繞組時間常數(shù)越小，負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動慣量越小、步距角越小，則起動頻率越高。精選②連續(xù)運行頻率步進(jìn)電機啟動后，其運行速度能跟蹤指令脈沖頻率連續(xù)上升而不丟步的最高頻率，稱為連續(xù)運行頻率。其值遠(yuǎn)大于起動頻率，它也隨著電動機所帶負(fù)載得性質(zhì)和大小而異，與驅(qū)動電源也有很大關(guān)系。連續(xù)運行狀態(tài)時的動特性__矩頻特性描述連續(xù)穩(wěn)定運行輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運行頻率之間的關(guān)系運行矩頻特性是描述步進(jìn)電動機在連續(xù)運行時，輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運行頻率之間的關(guān)系，它是衡量步進(jìn)電動機運轉(zhuǎn)時承載能力的動態(tài)指標(biāo)。下頁圖中每一頻率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩稱為動態(tài)轉(zhuǎn)矩。從圖中可以看出，隨著運行頻率的上升，輸出轉(zhuǎn)矩下降，承載能力下降。當(dāng)運行頻率超過最高頻率是，步進(jìn)電動機便無法工作。精選精選對矩頻特性曲線進(jìn)一步說明因步進(jìn)電動機的控制繞組中存在電感，相應(yīng)地有一定的電氣時間常數(shù)，所以控制繞組中電流增長也有一個過程。當(dāng)脈沖頻率很高時控制繞組中的電流不能達(dá)到穩(wěn)定值,故電動機的最大動態(tài)轉(zhuǎn)矩小于最大靜轉(zhuǎn)矩。而且脈沖頻率越高，最大動態(tài)轉(zhuǎn)矩也就越小，在步進(jìn)電動機運行時，對應(yīng)于某一頻率，只有當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于它在該頻率的最大動態(tài)轉(zhuǎn)矩，電動機才能夠正常運轉(zhuǎn)。精選精選精選精選精選精選精選精選精選6.2.4步進(jìn)電機的控制方法由步進(jìn)電機的工作原理知道，要使步進(jìn)電機正常一步一步地運行，控制脈沖必須按一定的順序分別供給電動機各項脈沖分配。實現(xiàn)脈沖分配可以采用如下兩種形式：一種是硬件脈沖分配（或稱脈沖分配器），另一種是軟件脈沖分配器，是由計算機的軟件完成的。①硬件環(huán)行分配器目前已經(jīng)有很多可靠性高、尺寸小、使用方便的集成電路脈沖分配器。TTL脈沖分配器：YB013、YB014、YB015、YB016，均為18個管角的直插式封裝。CMOS型：如CH250為16個管角的直插式封裝精選精選精選精選精選6.2.5步進(jìn)電機的驅(qū)動電源精選高低壓驅(qū)動電路精選斬波驅(qū)動電路精選三種驅(qū)動電路電流波形三種驅(qū)動電路電流波形比較精選單電壓驅(qū)動電路的優(yōu)點是線路簡單，缺點是電流上升不夠快，高頻時帶負(fù)載能力低。高低壓驅(qū)動電路的優(yōu)點是在較寬的頻率范圍有較大的平均電流，能產(chǎn)生較大且穩(wěn)定的平均轉(zhuǎn)矩，其缺點是電流波頂有谷點。斬波驅(qū)動電路雖然復(fù)雜，但它的優(yōu)點比較突出：（1）繞組的脈沖電流邊沿陡，快速響應(yīng)好。（2）功率小，效率高。因為電路無外接電阻Rc，而采樣電阻Re又很?。ㄒ话?.2Ω左右），所以整個系統(tǒng)的功耗下降很多，相應(yīng)地提高了效率。（3）輸出轉(zhuǎn)矩恒定。由于采樣電阻Re的反饋作用，使繞組中電流可以恒定在額定電流數(shù)值左右，而且不隨步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速而變化，從而保證在很大的頻率范圍內(nèi)，步進(jìn)電機都能輸出恒定的轉(zhuǎn)矩。精選（4）調(diào)頻調(diào)壓電路

在電源電壓一定時，步進(jìn)電機繞組電流的上沖值是隨工作頻率的升高而降低的，使輸出轉(zhuǎn)矩隨電機轉(zhuǎn)速的提高而下降。要保證步進(jìn)時的輸出轉(zhuǎn)矩就需要提高供電電壓。從上述的驅(qū)動電路來看，為了提高驅(qū)動系統(tǒng)的快速響應(yīng)，采用提高供電電壓、加快電流上升的措施。但在低頻工作時，步進(jìn)電機的振蕩加劇，甚至失步。從原理上講，為了減小低頻振蕩，應(yīng)使低速時繞組中的電流上升沿較平緩，這樣才能使轉(zhuǎn)子在到達(dá)新的穩(wěn)定平衡位置時不產(chǎn)生過沖。而在高速使則用使電流前沿陡，以產(chǎn)生足夠的繞組電流，才能提高步進(jìn)電機的帶負(fù)載能力。這就要求驅(qū)動電源對繞組提供的電壓與電動機運行頻率建立直接關(guān)系，即低頻時用較低的電壓供電，高頻時用較高電壓供電。電壓隨頻率可以由不同的方法實現(xiàn)，如分頻來調(diào)壓、隨電壓頻率線性地變化等。精選（5）步進(jìn)電動機細(xì)分的驅(qū)動原理

在前述步進(jìn)電動機工作原理中，講到步距角由步進(jìn)電動機的齒距角及繞組相數(shù)等電動機結(jié)構(gòu)所決定。在實際應(yīng)用中，為了提高進(jìn)給運動的分辨率，要求對步距角進(jìn)一步細(xì)分。在不改變步進(jìn)電機結(jié)構(gòu)的前提下，為了達(dá)到這一目的，將額定電流以階梯波的方式輸入。此時電流分成多個臺階，則轉(zhuǎn)子就以同樣的步數(shù)轉(zhuǎn)過一個步進(jìn)電機的固定步距角。這樣將一個步距角細(xì)分成若干步的驅(qū)動方法稱為細(xì)分驅(qū)動。獲得階梯電流一般有兩種方法：一是先產(chǎn)生時序脈沖，放大后在電動機電樞內(nèi)疊加，電樞繞組是它們的公共負(fù)載；二是先在加法器內(nèi)將時序脈沖疊加成階梯電壓，后進(jìn)行放大，在電樞內(nèi)獲得階梯電流波形。細(xì)分驅(qū)動的優(yōu)點是使步距角減小、運行平穩(wěn)，提高勻速性，并能減弱或消除振蕩。精選*提高步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)精度的措施步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)是一個開環(huán)系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，步進(jìn)電機的質(zhì)量、機械傳動部分的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量以及控制電路的完善與否，減小步距角，采用精密傳動副，減小傳動鏈中傳動間隙等。但這些因素往往由于結(jié)構(gòu)和工藝的關(guān)系而受到一定的限制。為此，需要從控制方法上采取一些措施，彌補其不足。1.細(xì)分線路所謂細(xì)分線路，是把步進(jìn)電機的一步再分得細(xì)一些。如十細(xì)分線路，將原來輸入一個進(jìn)給脈沖步進(jìn)電機走一步變?yōu)檩斎?0個脈沖才走一步。換句話說，采用十細(xì)分線路后，在進(jìn)給速度不變的情況下，可使脈沖當(dāng)量縮小到原來的1／10。精選若無細(xì)分，定子繞組的電流是由零躍升到額定值的，相應(yīng)的角位移如圖(a)所示。采用細(xì)分后，定子繞組的電流要經(jīng)過若干小步的變化，才能達(dá)到額定值，相應(yīng)的角位移如圖(b)所示。精選

2.齒隙補償齒隙補償又稱反向間隙補償。機械傳動鏈在改變轉(zhuǎn)向時，由于齒隙的存在，會引起步進(jìn)電機的空走，而無工作臺的實際移動。在開環(huán)伺服系統(tǒng)中，這種齒隙誤差對于機床加工精度具有很大的影響，必須加以補償。齒隙補償?shù)脑硎牵合葴y出齒隙的大小，在加工過程中，每當(dāng)檢測到工作臺的進(jìn)給方向改變時，在改變后的方向增加進(jìn)給脈沖指令，用以克服因步進(jìn)電機的空走而造成的齒隙誤差。精選

3.螺距誤差補償在步進(jìn)式開環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)中，絲杠的螺距積累誤差直接影響著工作臺的位移精度，若想提高開環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)的精度，就必須予以補償。補償原理:通過對絲杠的螺距進(jìn)行實測，得到絲杠全程的誤差分布曲線。誤差有正有負(fù)，當(dāng)誤差為正時，表明實際的移動距離大于理論的移動距離，應(yīng)該采用扣除進(jìn)給脈沖指令的方式進(jìn)行誤差的補償，使步進(jìn)電機少走一步；當(dāng)誤差為負(fù)時，表明實際的移動距離小于理論的移動距離，應(yīng)該采取增加進(jìn)給脈沖指令的方式進(jìn)行誤差的補償，使步進(jìn)電機多走一步。精選具體的做法是：(1)安置兩個補償桿分別負(fù)責(zé)正誤差和負(fù)誤差的補償；

(2)在兩個補償桿上，根據(jù)絲杠全程的誤差分布情況及如上所述螺距誤差的補償原理，設(shè)補償開關(guān)或擋塊；

(3)當(dāng)機床工作臺移動時，安裝在機床上的微動開關(guān)每與擋塊接觸一次，就發(fā)出一個誤差補償信號，對螺距誤差進(jìn)行補償，以消除螺距的積累誤差。精選精選*步進(jìn)電機與微機的接口技術(shù)精選6.3直流伺服電動機的調(diào)速原理6.3.1直流伺服電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理直流伺服電動機的種類很多，但在機床系統(tǒng)中，目前使用最多的是永磁式的直流寬調(diào)速電動機。精選永磁直流伺服電動機的工作原理與普通他勵直流電動機的工作原理相同。只不過他勵直流電動機的定子磁動勢由勵磁電流if產(chǎn)生，而永磁直流伺服電動機的定子磁動勢由永磁體產(chǎn)生。圖所示為他勵直流電動機原理圖。精選根據(jù)他勵直流電動機的機械特性：改變電樞電壓、勵磁電流或電樞回路電阻即可改變電機的轉(zhuǎn)速。調(diào)速方法：改變電樞供電電壓；改變勵磁磁通；改變電樞回路電阻調(diào)速。精選6.3.2直流電動機的PWM調(diào)速原理永磁式寬調(diào)速直流伺服電動機的磁場磁通是恒定的，只能按電壓控制方式調(diào)速，目前有兩種驅(qū)動方式，一種是晶閘管驅(qū)動(SCR)方式，另一種是晶體管脈寬調(diào)制方式（PWM）.所謂脈寬調(diào)速，其原理是利用脈寬調(diào)制器對大功率晶體管開關(guān)時間進(jìn)行控制，將直流電壓轉(zhuǎn)換成某一頻率的方波電壓，加到直流電動機電樞兩端，通過對方波脈沖寬度的控制，改變電樞兩端的平均電壓，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的目的。脈寬調(diào)制速度控制單元的核心由兩部分構(gòu)成：一是主回路，即脈寬調(diào)制式的開關(guān)放大器，二是脈寬調(diào)制器，這兩部分也是PWM控制方式的核心。精選1．PWM系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換電路—主回路PWM系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換電路有多種方式，這里僅以H形雙極可逆功率轉(zhuǎn)換電路為例說明其工作原理。如圖所示，它由四個大功率晶體管和四個續(xù)流二極管組成，四個大功率管分為兩組，VT1和VT4為一組，VT2和VT3為另一組。同一組中的兩個晶體管同時導(dǎo)通或同時關(guān)斷，兩組交替導(dǎo)通和關(guān)斷。把一組控制方波加到一組大功率晶體管的基極上，同時把反向后的該組方波加到另一組的基極上，就能達(dá)到上述目的。精選2.脈寬調(diào)制器脈寬調(diào)制的任務(wù)是將連續(xù)控制信號變成方波脈沖信號，作為功率轉(zhuǎn)換電路的基極輸入信號，控制直流電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。方波脈沖信號可由脈寬調(diào)制器生成，也可由全數(shù)字軟件生成。脈寬調(diào)制器是PWM控制方式的另一個核心部分。脈寬調(diào)制器由調(diào)制脈沖發(fā)生器和比較放大器組成。調(diào)制脈沖發(fā)生器有三角波發(fā)生器和鋸形波發(fā)生器。（1）三角波發(fā)生器（2）比較放大器精選6.4交流伺服電動機調(diào)速系統(tǒng)6.4.1交流伺服電動機直流伺服電動機具有優(yōu)良的調(diào)速性能，但由于它的電刷和換向器易磨損，有時產(chǎn)生火花，電動機