第四章 进给伺服系统 现代数控技术知识研究生.ppt

第四章 进给伺服系统;第四章 进给伺服系统;第一节 概述; 组成： 进给伺服系统主要由以下几个部分组成：位置控制单元；速度控制单元；驱动元件(电机)；检测与反馈单元；机械执行部件。 ;二、NC机床对数控进给伺服系统的要求; 响应速度快且无超调 这是对伺服系统动态性能的要求，即在无超调的前提下，执行部件的运动速度的建立时间 tp 应尽可能短。 通常要求从 0→Fmax（Fmax→0），其时间应小于200ms，且不能有超调，否则对机械部件不利，有害于加工质量。; 能可逆运行和频繁灵活启停。 系统的可靠性高，维护使用方便，成本低。 综上所述： 对伺服系统的要求包括静态和动态特性两方面； 对高精度的数控机床，对其动态性能的要求更严。;第二节 进给伺服系统的位置检测装置;一、概 述;. 位置检测装置的分类;常用位置检测装置分类表;. 感应同步器; 分类; 感应同步器的工作原理. ; 感应同步器的工作原理; 感应同步器的信号处理原理;滑尺正、余旋绕组上同时加激磁电压Us、 Uc时，感应同步器的磁路可是为线性的，根据叠加原理，则与之相耦合的定尺 绕组上的总感应电压为： Uo =Uos+ Uos=KUScosθ1－K Ucsinθ1 K— 电磁感应系数 θ1 —定尺绕组上的感应电压的相位角; 滑尺与定尺 相对位移量 x 的求取： ∵ 2τ: 2π= x : θ1 ∴ x = τθ1 ／π 结论：相对位移量 x 与 相位角θ1 呈线性关系，只要能测出相位角θ1 ，就可求得位移量 x 。 根据滑尺正、余旋绕组上激磁电压Us、 Uc供电方式的不同可构成不同检测系统——-鉴相型系统和鉴幅型系统。; 鉴相型系统的工作原理; 鉴幅型系统的工作原理;几点说明; 感应同步器的特点及使用注意事项;测量距离长：通过接长可满足大行程测量的要求。; 使用注意事项 在安装方面： 保证安装精度（安装面的精度、定尺与滑尺的相对位置精度、接缝的调整精度） 加装防护装置（避免切屑、油污、灰尘的影响） 在电气方面： 要保证激磁电压波形的对称性和保真性。 对鉴相系统： 激磁电压的幅值、频率相等；相位差900 对鉴幅系统： 对Um sinθ2、Um cosθ2调制的精确性 当失真度大于2%时，将严重影响测量精度。;. 脉冲编码器;. 增量脉冲编码器; 光电码盘随被测轴一起转动，在光源的照射下，透过光电码盘和光欄板形成忽明忽暗的光信号，光敏元件把此光信号转换成电信号，通过信号处理装置的整形、放大等处理后输出。输出的波形有六路： 其中， 是 的取反信号。; 输出信号的作用及其处理; Z相的作用 被测轴的周向定位基准信号； 被测轴的旋转圈数记数信号。 的作用 后续电路可利用A、 两相实现差分输入，以消除远距离传输的共模干扰。; 增量式码盘的规格及分辨率;. 绝对式编码器; 绝对编码盘的编码方式及特点 二进制编码： 特点：编码循序与位置循序相一致，但可能产生非单值性误差。 误差分析： ; 格雷码（循环码、葛莱码） 特点：任何两个编码之间只有一位是变化的，因而可把误差控制在最小单位上。但编码与位置循序无直接规律。 ;格雷码的编码方法 它是从二进制码转换而来的，转换规则为： 将二进制码与其本身右移一位后并舍去末位的数码作不 进位加法，得出的结果即为格雷码(循环码)。 例题： 将二进制码0101转换成对应的格雷码： ; 绝对式码盘的规格及分辨率;. 光电编码器的特点;第三节 进给伺服驱动系统;速度单元是上述驱动电机及其控制和驱动装置，通常驱动电机与速度控制单元是相互配套供应的，其性能参数都是进行了相互匹配，这样才能获得高性能的系统指标。 速度控制单元主要作用：接受来自位置控制单元的速度指令信号，对其进行适当的调节运算(目的是稳速)，将其变换成电机转速的控制量(频率，电压等)，再经功率放大部件将其变换成电机的驱动电量，使驱动电机按要求运行。简言之：调节、变换、功放。;进给驱动系统的特点（与主运动（主轴）系统比较）： 功率相对较小； 控制精度要求高； 控制性能要求高，尤其是动态性能。;、步进电机及其驱动装置;、直流伺服电机及驱动;直流伺服电机的特点;、交流伺服电机及驱动;、交流伺服电机及驱动;. 分类;. 交流伺服电机的速度控制单元; 调频调压电源的分类; 电压型变频器工作原理 结论：变频器实现变频调压的关键 是逆变器控制端获得要求的