第2章伺服控制基礎知识.pptVIP

第二章 伺服控制基础知识 ;内容提要;第2节 检测元件 ;数控机床对位置检测元件的要求 1．具有高可靠性和高抗干扰能力； 2．可满足数控机床精度和速度的要求； 3．能适应生产现场的工作环境，使用、维护方便； 4．价格低，寿命长； 5．便于与数控机床安装、连接。;位量检测元件的分类和特点;一、速度检测; 可见，测速发电机主要有两种用途： 1. 其输出电压与转速成正比，故可用于测速度； 2. 如果以转子旋转角度为参数变量，则可作为机电微分、积分器。 因此测速发电机广泛用于速度和位置控制系统中。 根据结构和工作原理的不同，测速发电机分为直流测速发电机、交流测速发电机。 交流测速发电机分交流同步测速发电机和交流异步测速发电机。 交流同步测速发电机：其输出电压，不仅其幅值与转速有关，其频率也与??速有关，致使电机本身的阻抗与负载阻抗也与转速有关。这样，输出电压与转速呈非线性关系，因此，同步测速发电机不宜用于自动控制系统。 交流异步测速发电机：其输出电压与转速有严格的线性关系，广泛用于自动控制系统。;同步电机和异步电机的区别：三相交流电通过一定结构的定子绕组时,要产生旋转磁场.在旋转磁场的作用下,转子随旋转磁场旋转。如果转子的转速同旋转磁场的转速完全一致,就是同步电机;如果转子的转速小于磁场转速,也就是说两者不同步,就是异步电机。 异步电机结构简单,应用广泛；同步电机转子本身产生固定方向的磁场(用永磁铁或直流电流产生),定子旋转磁场拖着转子磁场(转子)转动,因此转子的转速一定等于同步速。;(一)异步(交流)测速发电机--模拟测量方式 ; 当转子不转时，励磁后由杯形转子中的感应电流（包括涡流）产生的磁场与输出绕组轴线垂直，输出绕组不感应电动势； 当转子转动时，由杯形转子感应电流产生的磁场与输出绕组轴线重合，在输出绕组中感应的电动势大小正比于杯形转子的转速，而频率和励磁电压频率相同。反转时输出电压相位也相反。（p33）;(二)直流测速发电机--模拟测量方式 ;异步测速发电机的主要优点是：不需要电刷和换向器，因而结构简单，维护容易，惯量小，无滑动接触，输出特性稳定，精度高，摩擦转矩小，不产生无线电干扰（无摩擦火花），工作可靠，正、反向旋转时输出特性对称。 其主要缺点是：存在剩余电压和相位误差，且负载的大小和性质会影响输出电压的幅值和相位。 直流测速发电机的主要优点是：没有相位波动，没有剩余电压，输出特性的斜率比异步测速发电机的大（即测量值变化明显）。 其主要缺点是：由于有电刷和换向器，因而结构复杂，维护不便，摩擦转矩大，有换向火花，产生无线电干扰信号，输出特性不稳定，且正、反向旋转时，输出特性不对称。; (三)光电测速盘（光电编码器）--数字测量方式 ;光源;电动机旋转方向辨别：;绝对式脉冲编码器;绝对脉冲发生器码盘 ;格雷码盘;十位绝对式编码器;旋转编码器 400线（400脉冲/周）;数字测速方法 ;二、角度（角位移）检测 ;差动变压器;2.微动同步器 ; 激磁回路的连接原则是：当将等幅交流电压加于其上时，在激磁电流的某半周期内，各极上的磁通方向如图中箭头所示；次级感应回路的连接原则是：使总的输出电压是Ⅱ 、Ⅲ极和I 、Ⅳ极上感应电压之差。 当转子如图处于对称于定子的位置时，定子和转子之间的四个气隙几何形状完全相同，各极的磁通相等，从而使得Ⅱ 、Ⅲ极上的感应电压与I 、IV极上的感应电压相等，总的输出电压为零，转子被看成处于零位。若转子偏离零位一个角度，则四个气隙不再相同，造成了各极磁通量的变化，其中一对磁极的磁通减小，另一对滋极的磁通增大，这样，次级就有一个正比于转子角位移的电压输出。 当转动方向改变时，输出电压有180°的相位跃变，微动同步器的输出电压的频率等同励磁电源频率（通常采用的励磁电压为60～50ＫHz，5～ 50V）。微动同步器的灵敏度大约为每度0.2～5V，非线性度0.1％～1.0％。;(二)旋转变压器 ;1、旋转变压器的结构; 根据转子绕组的引出方式，可将旋转变压器分为有刷式和无刷式两种结构形式。 有刷式旋转变压器:它的转子绕组是通过滑环和电刷直接引出的，由于电刷与滑环是机械滑动接触，所以，旋转变压器的可靠性差，寿命短。; 无刷式旋转变压器:它可分为旋转变压器本体和附加变压器两部分。附加变压器的原边、副边铁芯及绕组均做成环形，分别固定于转子轴和壳体上，径向留有一定的间隙。旋转变压器本体的转子绕组（副边）与附加变压器原边线圈连接在一起，因此，通过电磁耦合，附加变压器原边上的电信号经附加变压器副边间接地送了出去。 这种结构避免