《现代交流伺服系统》实验指导书

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1、《现代交流伺服系统》实验指导书34目录实验一篇NUT型机电一体化与交流伺服数控机床实验部分…3实验一NUT-I型交流伺服数控机床搜索参考点实验………10实验二NUT型交流伺服机床数控插补实验（平面）………14实验二NUT型交流伺服机床数控插补实验（立体）………20实验三编码器实验……………………………………………22实验四交流伺服电机控制方式及运行特性实验……………27实验五交流伺服系统的滤波器实验（选做）………………3134实验一篇NUT型机电一体化与交流伺服数控机床实验部分预备知识：数控机床系统简介及机床本体结构认识实验数控机床是一种以数字量作为

2、指令信息形式，通过数字逻辑电路或计算机控制的机床。它综合运用了机械、微电子、自动控制、信息、传感测试、电力电子、计算机、接口、软件编程等多种现代技术，是一个典型的机电一体化产品。数控机床与一般机床相比具有较强的适应性和广泛的通用性，能获得更高的加工精度和稳定的加工质量，具有较高的生产率，能改善劳动条件，减轻工人的劳动强度，并便于现代化生产管理。数控机床自从20世纪50年代问世以来，至今已迅速发展到在发达国家的机床工业产值中占大部分的程度，应用范围已从小批生产扩展到大批量生产领域。一．数控机床的分类1．按工艺特征分类（1）一般数控机床即数控化的通用机床

3、，如数控车床、数控铣床、数控滚齿机、数控线切割机床等等。（2）加工中心，即配有刀库和自动换刀装置的数控机床。工件一次装夹能完成多道工序。（3）多坐标数控机床，一般在5轴以上，机床结构复杂。用于加工特殊形状复杂零件。2．按数控装置功能分类（l）点位控制数控机床：机床移动部件获得点位控制，移动中不加工，如数控坐标镗床、钻床、冲床。（2）点位直线控制数控机床：在点位控制基础上增加直线控制，移动中可以加工，如简易数控车床。（3）轮廓控制数控机床：实现连续轨迹控制，即控制加工过程每个点的速度和位置。有各种全功能的数控机床。此外，数控机床还可按功能水平、伺服系统

4、控制方式等分类。34二．机床数控的工作原理数控加工不需人直接操纵。但机床必须执行人的意图。操作者首先按照加工零件图样的要求，编制加工程序。用规定的代码和程序格式，把人的意图转变为数控机床能接受的信息。把这种信息记录在信息载体上（例如磁盘），输送给数控装置。数控装置对输入的信息进行处理后，向机床各坐标的伺服系统发出数字信息，驱动机床相应的运动部件（如刀架、工作台等），并控制其他的动作（如变速、换刀、开停冷却液泵等），自动地加工出符合图样要求的工件。数控机床加工零件的过程如图1所示。图中的数控装置是数控机床的中枢，由它接收和处理来自信息载体的指令信息，并

5、将其输送到伺服系统去执行。这种工作如用数字逻辑电路实现，称为（普通）数控（NC），如用计算机实现，称为计算机数控（CNC）。数控加工的过程是围绕信息的交换进行的，从零件图到加工出工件，需经过信息输入、信息处理、信息输出实现对机床的控制。所以机床的数控系统由信息输入、信息处理和伺服系统三部分组成。图11．信息输入（1）信息载体为使数控加工的自动工作循环符合人的意图，必须在人--机之间建立联系。这种联系的媒介称为信息载体。它记录了根据零件图编制的零件加工程序---零件加工的全部信息。信息载体也称控制介质，它可以是各种储存代码的载体，采用哪一种载体，取决于

6、数控装置的类型。(2)输入方式信息输入方式通常有手动和自动两种。自动输入时，将信息通过输入装置读入数控装置，也可利用计算机与数控机床的接口直接进行通讯，实现零件加工程序的输入。手动输入时常用键盘，即由人工按键，输入加工信息。输入计算机的指令，已由国际标准化组织（ISO）标准化了，称为ISO代码。2．信息处理34信息处理是数控装置的核心任务，由计算机来完成。它的作用是识别输入信息中每个程序段的加工数据和操作命令，并对其进行换算和插补计算，即根据程序信息计算出加工运动轨迹上的许多中间点的坐标，将这些中间点坐标用前一中间点到后一中间点的位移分量形式输出，经

7、接口电路向各坐标轴执行部件送出控制信号，控制机床按规定的速度和方向移动，以完成零件的加工。3．伺服系统从信息输出到执行元件的一系列装置称为伺服系统。伺服系统是以机械位移为直接控制目标的自动控制系统，所以又称为位置随动系统。伺服系统的作用是将经过处理后输出的位移信息转换成机床的进给运动。数控机床要求伺服执行部件准确、快速地跟随插补输出信息执行机械运动，这样数控机床才能加工出高精度的工件。数控机床常用的伺服驱动部件有步进电机、宽调速直流伺服电机和交流伺服电机等。伺服系统按控制方式分以下四类：（1）开环控制系统开环控制系统没有对执行件位置检测结果的反馈装置

8、，信息流是单向的，即送给指令信息发出后，执行件的实际移动值不再反馈回来。开环控制系统的特点是结构较简单、成本