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数控系统伺服电机控制

本文摘要:近年来,伺服电机控制技术于是以朝着交流化、数字化、智能化三个方向发展。作为数控机床的执行机构,伺服系统将电力电子器件、掌控、驱动及维护等两集一体,并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的变革,经历了从Q到直流,进而到交流的发展历程。 本文对其技术现状及发展趋势不作详细探究。 一、数控机床伺服系统 (一)开环伺服系统。

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近年来,伺服电机控制技术于是以朝着交流化、数字化、智能化三个方向发展。作为数控机床的执行机构,伺服系统将电力电子器件、掌控、驱动及维护等两集一体,并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的变革,经历了从Q到直流,进而到交流的发展历程。

本文对其技术现状及发展趋势不作详细探究。  一、数控机床伺服系统  (一)开环伺服系统。开环伺服系统不另设检测对系统装置,不包含运动反馈控制电路,电动机按数控装置收到的指令脉冲工作,对运动误差没检测对系统和处置修正过程,使用Q电机作为驱动器件,机床的方位精度几乎各不相同Q电动机的步距角精度和机械部分的传动精度,难以达到较为高精度拒绝。Q电动机的扭矩不有可能很高,运动部件的速度受到限制。

但Q电机结构非常简单、可靠性低、成本低,且其控制电路也非常简单。所以开环控制系统多用作精度和速度拒绝不高的经济型数控机床。  (二)仅有闭环伺服系统。闭环伺服系统主要由较为环节、控制器驱动放大器,进给控制器电动机、机械传动装置和直线偏移测量装置构成。

对机床运动部件的移动量具备检测与对系统修正功能,使用直流控制器电动机或交流控制器电动机作为驱动部件。可以使用必要加装在工作台的光栅或感应同步器作为方位检测器件,来包含高精度的全闭环方位控制系统。

系统的直线偏移检测器加装在移动部件上,其精度主要各不相同偏移检测装置的精度和灵敏度,其产生的加工精度较为低。但机械传动装置的刚性、摩擦阻尼特性、偏移间隙等各种非线性因素,对系统稳定性有相当大影响,使闭环进给伺服系统加装调试比较复杂。因此只是用在高精度和大型数控机床上。

  (三)半闭环伺服系统。半闭环伺服系统的工作原理与全闭环伺服系统完全相同,某种程度使用控制器电动机作为驱动部件,可以使用内装于电机内的脉冲编码器,无刷转动变压器或GPS发电机作为方位/速度检测器件来包含半闭环方位控制系统,其系统的对系统信号来源于电机轴或丝杆上,进给系统中的机械传动装置正处于对系统电路之外,其刚性等非线性因素对系统稳定性没影响,加装调试较为便利。

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机床的定位精度与机械传动装置的精度有关,而数控装置都有螺距误差补偿和间隙补偿等项功能,在传动装置精度不太高的情况下,可以利用补偿功能将加工精度提升到失望的程度。故半闭环伺服系统在数控机床中应用于很广。

  二、伺服电机掌控性能优越  (一)低频特性好。Q电机不易经常出现短距离时低频振动现象。

交流伺服电机会经常出现此现象,运转十分稳定,交流伺服系统具备共振诱导功能,可涵括机械的刚性严重不足,并且系统内部具备频率解析机能,可检测出有机械的共振点,便于系统调整。  (二)控制精度低。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的转动编码器确保。

例如松下仅有数字式交流伺服电机,对于带上17位编码器的电机而言,驱动器每接管217=131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360/131072=9.89秒。是步距角为1.8的Q电机的脉冲当量的1/655。  (三)短路能力强劲。

Q电机不具备短路能力,为了解决惯性阻抗在启动瞬间的惯性力矩,选型时必须挑选额定转矩比阻抗转矩大很多的电机,造成了力矩浪费的现象。而交流伺服电机具备较强的短路能力,例如松下交流伺服系统中的伺服电机的仅次于转矩超过额定转矩的三倍,可用作解决启动瞬间的惯性力矩。  (四)速度号召慢。

Q电机从惯性加快到额定扭矩必须200~400毫秒。交流伺服系统的速度号召较慢,例如松下MSMA400W交流伺服电机,从惯性加快到其额定扭矩仅有须要几毫秒。


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