第四进给何系统 第三节闭环伺服系统 概述 (-)系统组成 比较环节 伺服驱动 伺服电机 指令信号 反馈信号 位置检测单元 1.位置检测单元将检测元件检测到的位置信号进行处理, 以形成位置反馈信号。 2.比较环节—完成指令信号与反馈信号的比较等 3.伺服驱动功率放大,以驱动伺服元件 4.伺服电机—将电信号转换成机械运动。 下一页返回
第三节 闭环伺服系统 一、概述 第四章 进给伺服系统 1．位置检测单元——将检测元件检测到的位置信号进行处理， 以形成位置反馈信号。 2．比较环节——完成指令信号与反馈信号的比较等。 3．伺服驱动——功率放大，以驱动伺服元件。 4．伺服电机——将电信号转换成机械运动。 (一) 系统组成 指令信号 比较环节 伺服驱动 伺服电机 位置检测单元 反馈信号 下一页 返回
第四进给何系统 (二)闭环伺服系统分类 全闭环精度高,但结构复杂、成本高,调试维修困难, 适于大型精密数控系统。 半闭环精度较全闭环差些,但结构简单,造价低且 便于调整。 交流伺服 具有较高精度、速度、和动态特性 直流伺服 数字伺服定位与控制精度高,速度快,稳定性好,有故 障自诊断和报警功能 上一页下一页返回
第四章 进给伺服系统 全闭环 精度高，但结构复杂、成本高，调试维修困难， 适于大型精密数控系统。 半闭环 精度较全闭环差些，但结构简单，造价低且 便于调整。 交流伺服 直流伺服 数字伺服 (二) 闭环伺服系统分类 具有较高精度、速度、和动态特性 定位与控制精度高，速度快，稳定性好，有故 障自诊断和报警功能 上一页 下一页 返回
第四进给何系统 (三)闭环伺服系统常用的检测元件 对检测元器件的要求 1)可靠性高、抗干扰能力强 2)精度、速度满足要求 3)对环境的适应性强,维护方便 4)成本低、寿命长 5)便于与数控系统联接 上一页下一页返回
第四章 进给伺服系统 1．对检测元器件的要求 1) 可靠性高、抗干扰能力强 2) 精度、速度满足要求 3) 对环境的适应性强，维护方便 4) 成本低、寿命长 5) 便于与数控系统联接 (三) 闭环伺服系统常用的检测元件 上一页 下一页 返回
第四进给何系统 2.检测传感器分类 直线型直线感应同步器、长光栅、 从检测的 长磁栅、激光干涉仪 信号分 回转型旋转变压器、圆感应同步器 圆光栅、圆磁栅、编码盘 模拟式旋转变压器、感应同步器 从传感器 输出信号分 数字式光栅检测装置、脉冲编码盘 上一页下一页返回
第四章 进给伺服系统 从检测的 信号分 直线型 回转型 从传感器 输出信号分 模拟式 数字式 2．检测传感器分类 直线感应同步器、长光栅、 长磁栅、激光干涉仪 旋转变压器、圆感应同步器、 圆光栅、圆磁栅、编码盘 光栅检测装置、脉冲编码盘 旋转变压器、感应同步器 上一页 下一页 返回
第四进给何系统 3.检测元件的特点 ■感应同步器—抗干扰能力强,对环境要求低,维护简单 价格低,寿命较长,具有一定精度、应用较广。 ■光栅—抗干扰能力强,高分辨率、大量程、测量精度高、 应用广泛,但成本较高,制造工艺要求高。 ■磁栅—抗干扰能力强,对环境条件要求低,安装调整方便, 精度高,但存在磁信号的稳定性,磁头磨损等问题,有应用。 上一页下一页[返回
第四章 进给伺服系统 感应同步器——抗干扰能力强，对环境要求低，维护简单、 价格低，寿命较长，具有一定精度、应用较广。 光栅——抗干扰能力强，高分辨率、大量程、测量精度高、 应用广泛，但成本较高，制造工艺要求高。 磁栅——抗干扰能力强，对环境条件要求低，安装调整方便， 精度高，但存在磁信号的稳定性，磁头磨损等问题，有应用。 3．检测元件的特点 上一页 下一页 返回
第四进给何系统 3.检测元件的特点 ■旋转变压器抗干扰能力强、工作可靠、结构简单 动作灵敏、信号输出幅度大,对环境无特殊要求,维护方便, 应用广泛。 ■脉冲编码盘—工作可靠、精度高,结构紧凑、成本低 是精密数字控制和伺服系统中常用的角位移数字式检测元 器件,但抗污染能力差,易损坏。 ■激光干涉仪—精度很高,但抗震性、抗干扰觔力差, 价格较贵,应用较少 上一页下一页返回
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、 动作灵敏、信号输出幅度大，对环境无特殊要求，维护方便， 应用广泛。 脉冲编码盘——工作可靠、精度高，结构紧凑、成本低， 是精密数字控制和伺服系统中常用的角位移数字式检测元 器件，但抗污染能力差，易损坏。 激光干涉仪——精度很高，但抗震性、抗干扰能力差， 价格较贵，应用较少。 3．检测元件的特点 上一页 下一页 返回
第四进给何系统 4.检测元件工作原理 旋转变压器 Us (Sin) 定子 转子 Uc(Cos) U 旋转变压器按照互感原理工作定子绕组上分别加上交变励 磁电压当转子旋转时,通过电磁耦合,转子绕组内产生感 应电势—感应电压 下一页返回
下一页 4.检测元件工作原理 第四章 进给伺服系统 ➢旋转变压器 旋转变压器按照互感原理工作定子绕组上分别加上交变励 磁电压当转子旋转时，通过电磁耦合，转子绕组内产生感 应电势——感应电压. 返回 定子 Uc(Cos) Us(Sin) 转子 θ U
第四进给何系统 4.检测元件工作原理 旋转变压器 Us (Sin) 定子 转子 Uc(Cos) U U= kISSing或U= kUcCos0 Us,Uc为定子正弦、余弦绕组上的激磁电压,k为变压 比,即定子绕组与转子绕组的匝数比w/w2
4. 检测元件工作原理 第四章 进给伺服系统 Us,Uc为定子正弦、余弦绕组上的激磁电压，k为变压 比，即定子绕组与转子绕组的匝数比W1/W2。 定子 Uc(Cos) Us(Sin) 转子 θ U ➢旋转变压器 U’=kUsSinθ或 U’=kUcCosθ
第四进给何系统 旋转变压器的应用 旋转变压器作为位置检测装置有两种应用方式: 鉴相方式和鉴幅方式 1鉴相工作方式 在旋转变压器定子的两相正交绕组,又称为正弦 和余弦绕组上,分别加上幅值相等、频率相同的 正弦、余弦激磁电压 Us=Umsinot Uc=Umcosot 上一页下一页返回
第四章 进给伺服系统 旋转变压器作为位置检测装置有两种应用方式： 鉴相方式和鉴幅方式。 1.鉴相工作方式 在旋转变压器定子的两相正交绕组，又称为正弦 和余弦绕组上，分别加上幅值相等、频率相同的 正弦、余弦激磁电压 Us=Umsinωt Uc=Umcosωt ❖旋转变压器的应用 上一页 下一页 返回
第四进给何系统 旋转变压器的应用 转子旋转后,两个激磁电压在转子绕组中产生的 感应电压线性叠加得总感应电压为 U=kUsSin 0+kUccos 0 =kUmcos(ot-0) 由上式可知感应电压的相位角就等于转子的机 械转角θ。因此只要检测出转子输出电压的相位角 ,就知道了转子的转角,而且旋转变压器的转子 是和伺服电机或传动轴连接在一起的,从而可以求 得执行部件的角位移 上一页下一页返回
❖旋转变压器的应用 第四章 进给伺服系统 转子旋转后，两个激磁电压在转子绕组中产生的 感应电压线性叠加得总感应电压为： U=kUssin θ+kUccos θ =kUmcos(ωt-θ) 由上式可知感应电压的相位角就等于转子的机 械转角θ。因此只要检测出转子输出电压的相位角 ，就知道了转子的转角，而且旋转变压器的转子 是和伺服电机或传动轴连接在一起的，从而可以求 得执行部件的角位移。 上一页 下一页 返回