《开环伺服系统》ppt课件

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1、第6章     数控机床的伺服系统6.1概述一、 伺服系统的组成数控机床的伺服系统按其功能可分为：进给伺服系统和主轴伺服系统。主轴伺服系统用于控制机床主轴的转动。进给伺服系统是以机床移动部件（如工作台）的位置和速度作为控制量的自动控制系统，通常由伺服驱动装置、伺服电机、机械传动机构及执行部件组成。进给伺服系统的作用：接受数控装置发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动装置作一定的转换和放大后，经伺服电机（直流、交流伺服电机、功率步进电机等）和机械传动机构，驱动机床的工作台等执行部件实现工作进给或快速运动。数控

2、机床的进给伺服系统能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置，以及几个执行部件按一定规律运动所合成的运动轨迹。如果把数控装置比作数控机床的“大脑”，是发布“命令”的指挥机构，那么伺服系统就是数控机床的“四肢”，是执行“命令”的机构，它是一个不折不扣的跟随者。图6-1闭环进给伺服系统结构位置控制模块速度控制单元伺服电机工作台位置检测测量反馈伺服驱动装置速度环速度检测位置环数控机床闭环进给系统的一般结构如图，这是一个双闭环系统，内环为速度环，外环为位置环。速度环由速度控制单元、速度检测装置等构成。速度控制单

3、元是一个独立的单元部件，它是用来控制电机转速的，是速度控制系统的核心。速度检测装置有测速发电机、脉冲编码器等。位置环是由CNC装置中的位置控制模块、速度控制单元、位置检测及反馈控制等部分组成。由速度检测装置提供速度反馈值的速度环控制在进给驱动装置内完成，而装在电动机轴上或机床工作台上的位置反馈装置提供位置反馈值构成的位置环由数控装置来完成。伺服系统从外部来看，是一个以位置指令输入和位置控制为输出的位置闭环控制系统。但从内部的实际工作来看，它是先把位置控制指令转换成相应的速度信号后，通过调速系统驱动伺服电机，才

4、实现实际位移的。二、对伺服系统的基本要求伺服驱动系统的选用1）精度要求：定位精度、重复定位精度、加工精度2）稳定性：达到平衡状态的能力3）响应速度：跟踪指令信号的速度4）调速范围：最高转速与最低转速之比Rn=nmax/nmin5）低速转距特性:低速时转距输出能力关于定位精度和重复定位精度定位精度：移动件到达指令位置的准确度重复定位精度：移动件在任意定位点的定位一致性第二节开环伺服系统一、组成伺服驱动单元、执行元件、传动机构二、步进电机将电脉冲转变成机械角位移的装置第六章伺服驱动系统CNC步进电机驱动放大工作台

5、返回下一页上一页1.分类第六章伺服驱动系统按输出转矩分：伺服步进电机、功率步进电机。按励磁相数分：三相、六相、五相、六相、八相等按工作原理分：反应式、激磁式、混合式（永磁反应式）返回下一页上一页2.步进电机的结构第六章伺服驱动系统步进电机由转子和定子两部分组成定子上有绕组分为若干相，每相磁极上有极齿。左图为三相定子：AA’,BB’,CC’A、B、C三相每相两极，每极上五个齿1)定子五个极齿2.步进电机的结构第六章伺服驱动系统定子上线圈的绕法下一页上一页返回2.步进电机的结构2)转子第六章伺服驱动系统转子上有均

6、匀分布的齿，没有绕组。转子齿间夹角为9o左图为一转子示意图：以四十齿为例来说明步进电机的原理下一页上一页返回3.步进电机的实物图第六章伺服驱动系统3.步进电机的实物图第六章伺服驱动系统3.步进电机的实物图第六章伺服驱动系统3.步进电机的实物图第六章伺服驱动系统3.步进电机的实物图第六章伺服驱动系统3.步进电机的实物图第六章伺服驱动系统3.步进电机的实物图第六章伺服驱动系统3.步进电机的实物图第六章伺服驱动系统3.步进电机的实物图第六章伺服驱动系统3.步进电机的实物图第六章伺服驱动系统4.工作原理如果A相通电则

7、转子齿与A相极齿对齐，这时在B相两极下定子齿与转子齿中心线并不对齐，而是转子齿中心线较定子齿中心线反时针方向落后1/3齿距，即3o。因此，当通电状态由A相变为B相时，转子顺时针方向转过3o，C相通电再转3o。C相下，转子齿超前6o。第六章伺服驱动系统4.工作原理第六章伺服驱动系统三拍通电激磁，步距角α==3o一般α=m——绕组相数；Z——转子齿数，单拍k=1,双拍k=2。六拍通电激磁，步距角α==1.5o下一页上一页返回4.工作原理第六章伺服驱动系统定子绕组通断电顺序→转子转向定子绕组通断电转换频率→转子转速

8、定子绕组通断电次数→转子转角三相单三拍A→B→C→A（K=1）三相双三拍AB→BC→CA→AB（K=1）三相六拍A→AB→B→BC→C→CA→A（K=2）通断电方式下一页上一页5.主要控制特性第六章伺服驱动系统最高工作频率（fmax）加减速特性矩频特性启动频率（fst）步距角（θ）及步距误差下一页上一页静态转矩与矩角特性最大启动转矩Mq1)步距角（θ）及步距误差步距角是两个相临脉冲时间内转子转过的角