数控机床的伺服驱动系统..ppt

脉冲比较式伺服系统 2.脉冲比较式伺服系统的工作原理 下面以采用光电脉冲编码器为测量元件的系统为例说明数字脉冲比较伺服系统的工作原理。 光电编码器与伺服电机的转轴连接，随着电机的转动产生脉冲序列输出，其脉冲的频率将随着转速的快慢而升降。若工作台处于静止状态，指令脉冲Pc=0，这时反馈脉冲Pf亦为零，经比较器可得偏差e=Pc－Pf=0，则伺服电机的速度给定为零，工作台继续保持静止不动。 脉冲比较式伺服系统 2.脉冲比较式伺服系统的工作原理 随着指令脉冲的输入，Pc≠0，在工作台尚未移动之前，反馈脉冲Pf仍为零。经比较器比较，得偏差e=Pc－Pf≠0，若指令脉冲为正向进给脉冲，则e0，由速度控制单元驱动电机带动工作台正向进给。 随着电机运转，光电脉冲编码器将输出反馈脉冲Pf送入比较器，与指令脉冲Pc进行比较，若e=Pc—Pf≠0，工作台继续运动，不断反馈，直到e=Pc－Pf=0，即反馈脉冲数等于指令脉冲数，工作台停在指令规定的位置上。 当指令脉冲为反向运动脉冲时，控制过程与Pc为正时基本上类似。只是e0，工作台作反向进给，直至e=0，工作台停在指令所规定的反向某个位置上。 脉冲比较式伺服系统 3.脉冲比较式伺服系统的主要功能部件 1）数字脉冲—数码转换器 ⑴ 数字脉冲转换为数码 对于数字脉冲转化为数码，其最简单的实现方法就是采用一个可逆计数器，它将输入的脉冲进行计数，以数码值输出。 脉冲比较式伺服系统 3.脉冲比较式伺服系统的主要功能部件 1）数字脉冲—数码转换器 ⑵ 数码转换为数字脉冲 对于数码转化为数字脉冲，常用的有两种方法。第一种方法是采用减法计数器组成的线路。 脉冲比较式伺服系统 3.脉冲比较式伺服系统的主要功能部件 1）数字脉冲—数码转换器 ⑵ 数码转换为数字脉冲 第二种方法是用一个脉冲乘法器，数字脉冲乘法器实质上就是将输入的二进制数码转化为等值的脉冲数输出。 脉冲比较式伺服系统 3.脉冲比较式伺服系统的主要功能部件 2）比较器 在脉冲比较系统中，使用的比较器有多种结构，根据其功能可分为两种：一种是数码比较器，另一种是数字脉冲比较器。 数字脉冲比较器中常采用带有可逆回路的可逆计数器进行工作。 脉冲比较式伺服系统 3.脉冲比较式伺服系统的主要功能部件 2）比较器 图示为一种具有脉冲分离功能的数字脉冲比较器。 CNC数字伺服系统 CNC数字伺服系统（CNC Digital Servo System）是指用于高精度CNC机床上的伺服系统，它与前面介绍的伺服系统相比，具有精度高、稳定性好等优点。 CNC数字伺服系统可分成软件部分和硬件部分。软件部分主要完成跟随误差的计算，即指令信号和反馈信号的比较计算；硬件部分主要由位置检测组件和位置控制输出组件组成。 CNC数字伺服系统 在CNC数字伺服系统中，由于用计算机充当了指令信号和反馈信号的比较环节，故反馈信号必须是数码形式或数字脉冲形式，否则，将增加计算机的接口线路，使系统变得复杂。常见CNC数字伺服系统有以鉴幅方式工作的旋转变压器、感应同步器为测量元件的伺服系统和以光栅、编码盘为测量元件的伺服系统。 CNC数字伺服系统 CNC数字伺服系统 1.软件部分 以FANUC 7M系统为例，7M系统是采用实时中断实现伺服控制的。 1）跟随误差的计算 指令位置D0i 与实际位置 Dai 之差称为跟随误差△D。 跟随误差△D 是由进给伺服系统各环节信息传递延迟效应引起的。 2）进给速度指令(数字量)的计算 CNC数字伺服系统 2.硬件部分 1）位置控制输出组件 CNC数字伺服系统 2.硬件部分 2）位置检测组件 位置检测组件由检波器、电压－频率转换器、正余弦信号发生器和实际位置计数器等电路组成。 CNC数字伺服系统 2.硬件部分 2）位置检测组件 图示为脉宽调制式的正弦、余弦信号发生器的方框图，它由混合电路、两套分频比为1000的计数器和正弦、余弦波形组合门电路以及驱动器等组成。 交流伺服电动机的速度控制单元 电压型变频器工作原理 结论：变频器实现变频调压的关键 是逆变器控制端获得要求的 控制波形（如SPWM波）。 Ld Ud T3 T4 T5 T3 T1 T2 Cd U V W A B C 交流伺服电动机的速度控制单元 控制波形的实现方式（电机调速的控制方式）： 相位控制； 矢量变换控制； PWM控制； 磁场控制； 交流伺服电动机的速度控制单元 正弦波脉宽调制（SPWM）变频调速 交流伺服电动机的速度控制单元 正弦波脉宽调制（SPWM）变频调速 交流伺服电动机的速度控制单元 正弦脉宽调制原理（以单相为例） 正弦脉宽调制 （SPWM）波形： 与