数控伺服系统第讲要点.ppt

* 3．相位比较伺服系统的控制线路 (1)脉冲调相器 图3-58 脉冲调相器组成原理框图 * 脉冲-相位变换的原理。 N个时钟脉冲使标准计数器的输出变化一个周期，即350°，N+Δx个脉冲使x计数器的输出在变化一个周期(350°)后，又变化φ=(350/N)Δx，即超前标准计数器一个相位角φ。 * 图3-59 输入+Δx前后的波形变化 (a) 原理图 (b)预加+Δx的波形 (c)输入+Δx前后的波形 * 图3-50 输入-Δx前后的波形变化 * 脉冲加减器 图3-51 脉冲加减器 (a)原理图 (b)波形图 * A、B基准脉冲发生器发出的在相位上错开180°的两个同频率时钟脉冲信号，A作为主脉冲，通过与非门I送出，作为分频器的分频脉冲。B用作加减脉冲的同步信号。没有进给脉冲(指令脉冲)时，与非门I开，A脉冲由此通过。当来一个-x进给脉冲(进给脉冲与A脉冲同步)时，触发器Q1变为“1”状态，接着触发器Q2变为“1”状态，Q2封住门I，扣除了一个A序列脉冲。如果来一个+x进给脉冲，触发器Q3变“1”状态，接着触发器Q4变为“1”状态，Q4端打开Ⅱ门，使A序列输出脉冲中插入一个B序列脉冲。 * 由上可知，每输入一个+x进给脉冲就使A序列输出脉冲增加一个脉冲，因而使分频器产生超前相位的脉冲信号PA，而每输入一个-x进给脉冲就使A序列输出脉冲减少一个脉冲，使分频器产生滞后相位的脉冲信号PA。 * (2)鉴相器(相位比较器) 鉴相器又称相位比较器，它的作用是鉴别指令信号与反馈信号的相位，判别两者之间的相位差，把它变成一个带极性的误差电压信号作为速度单元的输入信号。 鉴相器的结构形式很多，有二极管鉴相器、触发器鉴相器等。下面以触发器鉴相器为例说明鉴相器的工作原理。 * 触发器鉴相器(相位比较器) 图3-52 触发器鉴相器 * 从脉冲调相器来的信号PA和由位置检测线路来的位置相位信号PB都是方波(或脉冲)信号，故可用开关工作状态的触发器鉴相器。如图中所示指令信号PA和反馈信号PB分别控制触发器的两个触发端，如果两者相差180°，Q端输出方波。 * 经电平转换，变为对称方波，且正负幅值对零电位也对称，经低通滤波器输出的直流平均电压为零。若反馈信号PB超前(二个信号比较基准是180°)指令信号PA一个相位Δφ，则输出方波为上窄下宽，其平均电压为一负电压-Δu。反之为一正电压+Δu。 * 从输出特性可以看出，相位差Δφ与误差电压Δu呈线性关系。该鉴相器的灵敏度(即相位—电压变换系数)为 kd = ER/180°(V/度) 式中 ER—电平转换器输出方波的幅值。 * 5.5.2 幅值比较伺服系统 幅值比较伺服系统是以位置检测信号的幅值大小来反映机械位移的数值，并以此作为位置反馈信号与指令信号进行比较构成的闭环控制系统。 该系统的特点是，所用的位置检测元件应工作在幅值工作方式。常用的位置检测元件主要有感应同步器和旋转变压器。 * 图4-53 幅值比较伺服系统 * 鉴幅器由低通滤波器、放大器和检波器三部分组成。来自测量元件的信号除包含基波信号之外，还有许多高次谐波，需用低通滤波器将它滤掉。检波器的作用是将滤波后的基波正弦信号转变为直流电压。电压—频率变换器的作用是把检波后输出的模拟电压变成相应的脉冲信号，此电压为正时，输出正向脉冲，此电压为负时，输出反向脉冲。 * 位置检测装置将工作台的位移检测出来，经鉴幅器和电压—频率变换器处理，转换为相应的数字脉冲信号，其输出一路作为位置反馈脉冲ff，另一路送入位置检测装置的激磁电路。 * 当进给指令脉冲fP与反馈脉冲ff两者相等，则比较器输出e为0，说明工作台实际移动的距离等于进给指令要求的距离，指引伺服电机停止从而使工作台停止移动；若e≠0，则fP与ff不相等，说明工作台实际位移不等于进给指令要求的位移，伺服电机会继续运转，带动工作台继续移动，直到e=0为止。 * 5.5.3数字比较伺服系统 随着数控技术的发展，在位置控制伺服系统中，采用数字脉冲的方法构成位置闭环控制，受到了普遍的重视。。 * 这种系统的主要优点是结构比较简单，目前采用光电编码器作位置检测元件，以半闭环的控制结构形式构成的数字脉冲比较伺服系统用得较普遍。在闭环控制中，多采用光栅作为位置检测元件。通过检测元件进行位置检测和反馈，实现数字脉冲比较伺服系统 * 图3-54 数字脉冲比较系统的组成 * 数字比较伺服系统的结构框图，如图所示。整个系统按功能模块大致可分为三部分：有位置检测器产生位置反馈脉冲信号ff；实现指令脉冲fp和反馈脉冲ff的比较，以取得位置偏差信号e；以位置偏差e作为速度给定的伺服电动机速度调节系统。 * 2．数字比较系统的工作原理 现设工作台