数控技术 第四章闭环伺服系统.ppt

1、第3节闭环伺服系统、第1、概要、第4章进给伺服系统、1位置检测针织面料对检测元件检测到的位置信号进行处理，形成位置种子文件反馈信号。 2比较网络链接完成指令信号和种子文件反馈信号的比较等。 3放大伺服驱动功率，驱动伺服元件。 4伺服电机将电信号转换为机械运动。 (1)系统构成，、门，下一页，第4章进给伺服系统，(2)闭环伺服系统分类，定位和控制精度高，速度快，稳定性好，具有故障自诊断和报警功能，门，下一页容易维护4 )低成本，长寿命5 )与数值操纵系统的连接闭环伺服系统中经常使用的检测元件、门、下一页、上一页、第4章进给伺服系统、检测信号分、直线型、门、来自传感器的信号分解器、圆感应同步率发生

2、器、圆格子、圆栅栏、查询密码盘、格子检测装置、脉冲查询密码盘、解算器、感应同步率娜前页、第四章进给伺服系统、感应同步率发生器抗扰度强，对环境要求低，维护简单，光栅抗扰度强，极限分辨率高，大工序、测量精度高，应用广，但成本高，制造工艺要求高。 磁栅抗扰度强，对环境条件要求低，安装调整方便，精度高，但存在磁信号稳定性、磁头磨损等问题，有应用。3检测元件的特点，过户，前页，第四章进给伺服系统，旋转变压器抗干扰能力强，工作可靠，结构简单，工作灵敏，信号输出幅度大，对环境没有特殊要求，维护方便，应用广泛。 脉冲查询密码盘动作可靠、精度高、结构紧凑、成本低、是精密数控和伺服系统常用的角位移数字检测零配件，

3、防污染能力差，容易损坏。 激光干扰作用修正精度高，但抗震性、抗扰度差，价格高，应用少。 3 .检测元件的特征、门、下一页、上一页、下一页、4 .检测元件的动作原理、第4章进给伺服系统、旋转变压器、旋转变压器互感电动势原理下动作的对定子线圈分别施加交变励磁电压使转子旋转时，由于电磁耦合而在转子线圈内产生感应电位感应电压U=kUsSin或U=kUcCos，第4章进给伺服系统、旋转变压器作为位置检测装置有2种应用方式：监相方式和监幅方式。 1 .相位偏移工作方式、旋转变压器定子的二相正交绕组、正弦和佟弦绕组分别加上振幅相等、频率相同的正弦、佟弦励磁电压Us=Umsint Uc=Umcost，旋转变压

4、器的应用，下一页、前页、后页两个励磁电压在转子绕组上发生U=kUssin kUccos=kUmcos(t-)，从上式可知感应电压的相位角等于转子的机械角。 因此，只需检测转子输出电压的相位角，即可知道转子的旋转角，而且旋转变压器的转子与伺服马达、传动轴连接，可求出致动器的角位移。、下一页、上一页、返回、解析器的应用、2 .监幅动作方式、第4章进给伺服系统，定子的2个绕组分别频率、相位相同但振幅不同，即振幅调变的若干磁电压(机械角) 通过us=umsinsintuc在转子绕组中得到的感应电压为u=kussinkuccos=kum Sint (sinsincoscos )=kum cos (-)

5、Sint，下一页、上一页、闭门、思考和练习、旋转电压互感器动作时。 对于UC=umco ssin (t ) UC=umsinsin (t ) UC=umco scos (t ) UC=umsincos (t )，解调器的输出反映了与之前的固定关函数关系字。第四章进给伺服系统、a :a :电压转子角位移、下一页、前页、门、感应同步动作原理图、感应同步、第四章进给伺服系统、门、下一页、前页，滑块尺寸这样移动了一个间距的第四章进给伺服系统、感应同步器、感应同步滑动标尺相对于定尺移动后，感应电压逐渐变小，在偏离1/4间距的b点感应电压为零。 再移动到1/2间距的c点时得到的电压值与a点位置相同，但极性

6、相反。 之后，感应电压在3/4间距位置的d点为零，移动1间距到达e点后，电压振幅与a点位置相同。下一页、上一页、返回、第4章进给伺服系统、感应同步器、感应同步器、下一页、上一页、返回、感应同步器以监幅法运行时，可用于位移和检测。第4章进给伺服系统、a :定位控制、感应同步定尺线圈中感应的总电位是滑动标尺上_和_能产生的感应电位。 a :正弦绕组侑弦绕组矢量和，感应同步器是式的高精度位移检测元件。 那个有和两种。 a :电磁效应直线式圆板式，思考和练习，下一页，前页，门，格子位置检测装置，第4章传送伺服系统，格子检测装置的构成，致动器拿着标尺格子，相对于指示格子移动，通过引导人的光电转换，传送与

7、位移量对应的数字脉冲信号， 用作位置种子文件反馈信号的第4章进给伺服系统包含标尺光栅和指示光栅，根据制造方法和光学原理，光栅分为透射光栅和反射光栅，透射光栅在光学玻璃表面或玻璃表面的感光材料的涂层上刻有光栅线。 其特征为：光源可垂直入射，光电元件接受直接光，因此信号幅度较大，信噪比好，光电密度为200线/mm时，光栅本身已细分为. 005mm，减轻了电子电路的负担。门、下一页、前页、莫尔条纹、格子位置检测装置、第四章进给伺服系统、w、w、的关系、格子位置检测装置、第四章进给伺服系统、bc=absin下一页、前页、莫尔条纹的作用、放大作用、误差均匀化作用、第四章进给伺服系统、格子位置检测第4章进

8、给伺服系统、莫尔条纹的移动距离与光栅的移动距离成正比，光栅横方向移动1间距，利用莫尔条纹正好沿着刻线上移动1间距w的脉冲电路变换，能够使光栅检测装置的读取极限分辨率提高4倍、8倍、10倍、20倍等。 光栅位置检测装置、门、c .位移测定、下一页、前页、思考和练习、第4章传送伺服系统、差动变压器的输出信号小，所以首先将该信号传送到直流放大器进行放大，对放大后的信号进行A/D转换，两个光栅间的角度为0.05720mm 10mm 0.35mm 2.85mm，设有光栅的条纹密度为10条/mm，利用它测量1个位移时采用_定径套的光电转换装置。 12三四、a :a :下一页、上一页、上一页、上一页、上一页

9、、下一页、上一页、上一页、上一页、上一页、上一页、上一页、上一页、上一页、上一页、上一页、上一页、 由磁尺、磁头和检测电路构成。前页、前页、第4章进给伺服系统、磁尺位置检测装置、磁尺：磁尺位置检测装置、磁尺：第4章进给伺服系统、磁尺位置检测装置、表面等间距(一般为0.05， 下一页、上一页、下一页、上一页、下一页、上一页、下一页、上一页、磁尺位置检测装置、磁头、第4章进给伺服系统、下一页、上一页、动作原理、第4章进给伺服系统、磁尺检测通过天线计程仪测定II的励磁电流由分频、滤波和放大器得到，磁头移动距离x后的输出电压由加法电路相加后，磁头总输出电压为：下一页、前一页、门、成为下一页的增量脉冲编

10、码器、脉冲编码器、结构图、返回脉冲编码器、动作原理、脉冲查询密码的输出信号、返回、第4章进给伺服系统、脉冲编码器是绝对角度位置检测装置，其位置输出信号是任意的，不会丢失电源切除后的位置信息，只要通电就能显示位置的绝对定位信号，故在事故停止检查后， 可根据加工程序章记载的停止时的绝对定位或停止时记录的绝对定位，以绝对位移指令直接取回原机械位置继续加工。绝对鲁特琴脉冲查询密码盘、下一页、前页、返回、第四章传送伺服系统、下一页、前页、返回、第四章传送伺服系统、查询密码盘中有很多同心圆环，称为查询密码通道，盘全体被等分，a图为二进制数字，b 圆盘同一半径方向的各个查询密码通道，如图中的圆圈所示，安装一

11、个光电元件，光源安装在圆盘相反的一侧，查询密码盘旋转，各扇形段的快乐光信号通过光电元件转换成数字脉冲信号。脉冲编码器、绝对式鲁特琴脉冲编码器、下一页、上一页、返回、第4章进给伺服系统、脉冲编码器、绝对式鲁特琴脉冲编码器、下一页、上一页、返回、第4章进给伺服系统、纯二进制查询密码存在缺陷，格雷码的相邻2 、两种查询密码的可靠性比较：脉冲编码器、返回、下一页、前页、第4章传送伺服系统、脉冲编码器、多旋转式绝对编码器综合了各种编码器的优点。 其内部构造如图所示。 有多旋转式脉冲编码盘、多旋转式脉冲编码盘、第4章进给伺服系统、脉冲编码器、光电编码盘和磁编码盘，2通道的信号通过检测装置内部的电脑CPU、

12、大规模IC集成电路和驱动电路串行绝对定位信息该编码器的优点是分辨率高、响应快、具有数据长期记忆功能的串行输出、信号线少、可靠性高、长距离传送、易于思考和练习，第4章进给伺服系统，对于1个查询密码盘为16二进制位的光电查询密码盘，其可检测的最小角位移为 11.76 11.25 0.196 0.0055(33 )列举了23种数控机床常用的位置传感器，并说明它们的主要特征吗？ a :常用的位置传感器有光栅、感应同步器、光电查询密码盘等。 这些个的特点是检测范围广，测量信号数字化容易，测量精度高。下一页、上一页、遮挡、激光干扰作用位置检测装置、第四章进给伺服系统、激光是新的能量源，具有较高的相干性，下

13、一页、上一页、遮挡、波长光谱宽度窄、单色光，亮度极高，光束发散角由于具有良好的方向性，激光具有这些个特性，广泛应用于长距离、高精度的位置检测，测量通常采用氦氖激光器，其光谱宽度为1.5*10e3MHz，波长为0.628um。 概要地说，现在，单频率激光干扰作用法和双频段激光干扰作用法两种距离测定方法，激光干扰作用位置检测装置，第4章进给伺服系统，激光测距原理，下一页，前页，关门，下一页，前页，第4章进给伺服系统， 可使用双频段激光干扰作用校正的双频段激光干扰作用校正是利用光的干扰作用原理和多普勒效应(指光照射运动粒子而频率变化的现象)引起的频率差原理进行位置检测，第4章进给伺服系统， 双频段激

14、光干扰作用校正是单频激光干扰作用校正的优点： a .接收信号是交流信号，前置放大器是高倍数的交流放大器，由于不使用直流放大所以没有零位移问题，b .采用多效应，计数器计数频率差的变化，不受激光强度和磁场变化的影响。 这对于遥测非常重要，激光干扰作用校准的校准精度和极限分辨率高，但对使用环境要求高，而且价格高，目前广泛用于坐标测量工作母机。缺点、返回、双频段激光干扰作用修正、下一页、前页、第四章传送伺服系统、(1)对驱动元件的要求、1惯性矩小提高系统的高速响应、2、驱动元件、3低速运行的稳定性、均匀性好保证低速时的精度、2、2 )空气隙大转向性好、时间常数3 )转子无槽电感量小，时间常数小，动态特性好，响应快，低速运行稳定均匀。 4 )空气隙磁密度大，过载能力强。 输出数瓦特千瓦、转速1-3000r/min的最大扭矩约为20N.m，但输出需要齿轮减速，为门、下一页、前页、第四章进给伺服系统、1 )扭矩大、2 )调速范围宽的10001500r、5 )过载能力强，回程特点： 2大惯性直流伺服电机，下一页，前页，回程，下一页，前页，第四章进给伺服系统，表1富士通公司直流伺服电机系列几个规格的主要技术参数，第四