数控原理3伺服课件.ppt

《数控原理3伺服课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、概述第一节 步进电机及其控制第二节 直流伺服电机及其控制第三节 交流伺服电机及其控制第3章 数控伺服系统伺服驱动系统概述伺服控制系统和伺服电机一起构成各种伺服系统（驱动装置），直接驱动各种机械执行机构完成预定的工作任务。伺服驱动系统包括(分类)：开环伺服系统和闭环伺服系统，伺服驱动系统包括：进给轴伺服驱动和主轴驱动。进给轴伺服驱动装置由位置控制单元、速度控制单元、电机和测量反馈单元等部分组成。主轴驱动装置主要由速度控制控制单元、电机和测量反馈单元等部分组成。控制用电动机分类：步进电动机直流伺服电动机交流伺服电动机旋转电机和直线电机开环伺服系统闭

2、环和半闭环伺服系统对伺服系统的基本要求精度高响应快调速范围宽步进电机常作为开环伺服系统的驱动元件，由于没有位置反馈和速度反馈控制回路，简化了线路，因此设备投资低，调试和维修都很方便，但进给速度和精度较低，被应用于中、低档数控机床及一般的机床改造。闭环控制采用直流或交流伺服电动机作为驱动元件。由于具有位置和速度信号的反馈调节作用，从而有效地提高了机床的系统精度，但也增加了系统的复杂程度。第一节 步进电机及其控制步进电动机的工作原理步进电机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件，每当输入一个电脉冲时，它便转过一个固定的角度，这

3、个角度称为步距角。P43图步进电机结构步进电动机分为定子和转子两大部分。定子由硅钢片叠成，装上一定相数的控制绕组，由环行分配器送来的电脉冲对多相定子绕组轮流进行励磁；转子用硅钢片叠成或用软磁性材料做成凸极结构，转子本身没有励磁绕组的叫做“反应式步进电动机VR”，用永久磁铁做转子的叫做“永磁式步进电动机PM”，两者皆有叫混合式HB。VR通常步距角是0.9,1.8,3.6等；PM步距角是90或45；HB步距角和VR相同，可以很小。步进电机的位移和输入脉冲成比例，速度与脉冲频率成比例。步进电动机的工作原理以三相反应式步进电动机为例，定子有6个磁极，每

4、两个相对的磁极上绕有一相控制绕组。转子上装有40个凸齿。步进电动机的工作原理，其实就是电磁铁的工作原理。定子励磁，转子感应。步进电动机的工作原理单三拍：由环形分配器送来的脉冲信号，对定子绕组轮流通电，按A—B—C—A—B—C…方式通电。磁通具有力图沿磁阻最小路径通过的特点。电流换接三次，磁场旋转一周，转子前进一个齿距角90度。单三拍，双三拍，三相六拍步进电动机的工作原理双三拍：由环形分配器送来的脉冲信号对定子绕组轮流通电，按AB—BC—CA—AB…方式通电。步进电动机的工作原理三相六拍：如果按照A—AB—B—BC—C—CA—A…的方式循环通电，

5、就称为三相六拍通电。（a）A相通电（b）A、B相通电（c）B相通电（d）B、C相通电（e）C相通电（f）C、A相通电步进电动机的工作原理因为每通电一次，转子就走一步，故步距角为：式中，k——状态系数（单三拍、双三拍时，k＝1；三相六拍时，k＝2），如三相三拍，四个齿时：步进电动机的工作原理若按三相六拍运行时，四个齿时其步距角：由此可见，步进电动机的转子齿数z和定子相数m（或运行拍数k）愈多，则步距角愈小，控制越精确。步进电动机的工作原理当定子控制绕组按着一定顺序通电时，步进电动机就持续旋转。当电脉冲的频率为f时，步进电动机转速为：二相步进电机励

6、磁方式五相步进电机励磁方式步进电动机转速例题例1：开环伺服系统采用步进电机，电机有40个齿，当采用三相六拍工作方式时，丝杠导程为5毫米。求：步进电机的步距角；当脉冲频率为50Hz时，步进电机的输出转速n；螺母带动的工作台的平稳运行速度v。步进电动机转速例题解：(1)步距角(2)转速(3)速度步进电动机的主要工作特性静态转矩：电机不改变通电状态时，转子不动。在电动机轴上加一负载转矩时转子按一定方向转动，此时的电磁转矩称为静态转矩，转角称为失调角。转矩和转角的关系叫矩角特性。步进电动机的主要工作特性启动频率空载时，步进电动机由静止状态突然启动，并

7、进入不丢步的正常运行的最高频率，称为启动频率或突跳频率。连续运行频率连续运行频率：步进电机启动以后，其运行速度能跟踪指令脉冲频率连续上升而不丢步的最高工作频率，称为连续运行频率。它远大于启动频率。矩频特性与动态转矩矩频特性是描述步进电动机连续稳定运行时输出转矩与连续运行频率之间的关系。（教材图）动态转矩：矩频特征上每一个频率对应的转矩称为动态转矩。它随频率的上升而下降。步进电动机驱动系统步进电动机的输入信号是一系列的电脉冲，通过环形分配器按一定的顺序加到电动机的各相绕组上。步进电机驱动系统图步进电动机驱动系统环形分配器、功率放大器以及其他控制线

8、路的组合共同组成步进电机的驱动电源，即驱动装置。步进电机驱动装置的基本功能按一定顺序及频率接通和断开步进电动机的励磁绕组，按要求使电动机启动、运转和停