伺服驱动系统ppt课件.ppt

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1、第五章伺服驱动系统机械工程学院SchoolofMechanicalEngineeringXi’anJiaotongUniversity§5-1概述§5-2检测装置§5-3步进电动机及其驱动系统§5-4直流伺服电动机及其速度控制§5-5交流伺服电动机及其速度控制§5-6主轴驱动§5-7位置控制《数控技术》机械工程学院SchoolofMechanicalEngineeringXi’anJiaotongUniversity§5-2检测装置一、旋转变压器二、感应同步器三、光栅四、编码器《数控技术》性能指标系统精度：是指在

2、一定长度或转角内测量积累误差的最大值，如±0.002～0.02mm/m，±10"/360°等。系统分辨率：是测量元件所能正确检测的最小位移量，如目前直线位移的分辨率为0.001～0.01mm。角位移分辨率为2"。检测装置是伺服系统的重要组成部分。作用检测位置和速度，发送反馈信号，构成闭环或半闭环，对驱动装置进行控制。要求工作可靠，抗干扰能力强满足精度、分辨率、测量范围使用维修方便、成本低§5-2检测装置检测装置的分类按检测信号分：数字式、模拟式按测量基准分：增量式、绝对式按安装位置关系分：直接测量、间接测量常见检

3、测装置§5-2检测装置一、光栅光栅属于光学元件，是一种高精度的位移传感器。1.光栅的种类透射光栅反射光栅物理光栅计量光栅圆光栅直线光栅主要介绍一下直线计量透射光栅。§5-2检测装置光栅检测装置的结构透射光栅§5-2检测装置010,00,11,01,1反射光栅§5-2检测装置光栅检测装置基本结构示意图2.直线透射光栅（1）组成§5-2检测装置（2）直线透射光栅的工作原理由于挡光效应和光的衍射，在与线纹几乎垂直方向上，会出现明暗交替、间隔相等的粗大条纹，称为“莫尔条纹”。§5-2检测装置莫尔条纹的特点放大作用莫尔条纹

4、纹距B与光栅节距w和倾角θ之间的关系：光栅横向移动一个节距w，莫尔条纹正好沿刻线上下移动一个节距B，用光电元件检测莫尔条纹信号的变化就可以测量光栅的位移。例：当w=0.01mm，θ=0.01red，则B=1mm，将栅距放大100倍的莫尔条纹宽度。由于θ很小，因此22sin/qw=Bqw≈B§5-2检测装置光栅尺横向莫尔条纹及其参数22sin/qw=BB2B§5-2检测装置均化误差作用莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成的，栅距之间的相邻误差被均化。短光栅的工作长度愈长,这一均化误差的作用愈显著。根据莫尔条纹的移动与

5、栅距移动的对应关系莫尔条纹的特点：逆时针方向选择(＋θ)顺时针方向选择(－θ)左下上右上下光栅移动方向莫尔条纹移动方向θ角的旋转方向§5-2检测装置（3）辨向为了辨别运动方向，需配置两个彼此错开1/4纹距的光电元件，使输出电信号彼此在相位上差90°，若以其中的一个作为参考信号，则另一个信号将超前或滞后参考信号90°，由此来确定运动方向。（4）倍频倍频又称为细分，倍频数就是指在莫尔条纹一个周期的范围内，等距离安装的感光元件的数目，从而在一个周期内产生若干个脉冲，达到细分的目的。提高倍频数可以提高光栅的最小读数值，提

6、高分辨率，精密机床的测量常采用高倍频。例：栅距w=0.01mm，十倍频后，最小读数值1mm.§5-2检测装置四倍频电路§5-2检测装置（5）特点优点：1）精度高测直线：精度0.5-3mm，分辨率0.1mm2）易实现动态测量和自动化测量3）较强的抗干扰能力缺点：1）对环境要求高，怕振动，怕油污2）高精度光栅制作成本高目前多用于精密定位的数控机床，数显机床中也应用较多。§5-2检测装置二、编码器一种旋转式的检测角位移的传感器。将角位移用数字(脉冲)形式表示，故又称脉冲编码器。广泛应用于NC机床的位置检测，也常用它作为

7、速度检测元件。1、编码器分类按码盘信号的读取方式可分为：光电式、接触式和电磁式以光电式的精度和可靠性最好，NC机床常用光电式编码器按测量坐标系又可分为：增量式和绝对式按每转发出的脉冲数分为：高分辨率20000-30000p/r普通分辨率2000-3000p/r§5-2检测装置2.增量式光电脉冲编码器（1）组成由光源、聚光镜、光电盘、光栏板、光敏元件(光电管)、整形放大电路和数字显示装置等组成。§5-2检测装置光电编码器在旋转工作台上的安装§5-2检测装置（2）工作原理光电盘装在被测轴上，随主轴一起转动。光电盘转动

8、时，光电元件把通过光电盘和光栏板射过来的忽明忽暗的光信号(近似于正弦信号)转换为电信号，经整形、放大等电路的变换后变成脉冲信号，通过计算脉冲的数目，即可测出工作轴的转角，并通过数显装置进行显示。通过测定计数脉冲的频率，即可测出工作轴的转速。§5-2检测装置（3）脉冲编码器的辨向光栏板上两条狭缝中的信号A和B(相位差90°)，通过整形，成为两相方波信号。根据先后顺序，即可判