数控技术应用基础课件第5章

第5章数控机床的伺服系统5.1伺服系统概述5.1.1伺服系统的组成与分类5.1.2伺服系统的基本要求5.2步进电动机及驱动电路5.2.1步进电动机的工作原理和主要特性5.2.2步进电动机的驱动控制5.2.3开环控制步进电动机伺服系统的工原理第5章数控机床的伺服系统5.3直流伺服电动机5.3.1直流伺服电动机的类型5.3.2直流伺服电动机的结构与工作原理5.3.3直流电动机的静态特性与控制方法第5章数控机床的伺服系统5.4交流伺服电动机5.4.1交流伺服电动机的类型5.4.2交流伺服电动机的工作原理5.4.3交流伺服系统的控制方法5.4.4SPWM变频控制器第5章数控机床的伺服系统5.5位置控制5.5.1脉冲比较法5.5.2相位比较法5.5.3幅值比较第5章数控机床的伺服系统第5章数控机床的伺服系统5.1伺服系统概述5.1.1伺服系统的组成与分类进给伺服系统按有无位置检测和反馈以及检测装置的安装位置的不同，可分为开环控制、半闭环和闭环控制系统。第5章数控机床的伺服系统5.1伺服系统概述5.1.1伺服系统的组成与分类1、开环伺服系统第5章数控机床的伺服系统第5章数控机床的伺服系统5.1伺服系统概述5.1.1伺服系统的组成与分类2、半闭环伺服系统第5章数控机床的伺服系统第5章数控机床的伺服系统5.1伺服系统概述5.1.1伺服系统的组成与分类3、闭环伺服系统第5章数控机床的伺服系统5.1伺服系统概述5.1.2伺服系统的基本要求(1)进给调速范围要宽(2)位置精度要高(3)速度响应要快(4)低速大转矩第5章数控机床的伺服系统5.2步进电动机及驱动电路5.2.1步进电动机的工作原理和主要特性1、步进电动机的工作原理第5章数控机床的伺服系统第5章数控机床的伺服系统5.2步进电动机及驱动电路5.2.1步进电动机的工作原理和主要特性步距角:第5章数控机床的伺服系统5.2步进电动机及驱动电路5.2.1步进电动机的工作原理和2、步进电动机的主要特性（1）步距角和步距误差（2）静态转矩和矩角特性（3）最大起动转矩（4）最高起动频率（5）连续运行的最高工作频率（6）矩频特性第5章数控机床的伺服系统5.2步进电动机及驱动电路5.2.2步进电动机的驱动控制步进电动机驱动要解决环形分配和功率放大两个问题。1、环形分配（1）作用是用于控制步进电动机的通电运行方式的，其作用就是将数控装置送来的一串指令脉冲按照一定的顺序和分配方式，控制各相绕组的通、断电。第5章数控机床的伺服系统5.2步进电动机及驱动电路5.2.2步进电动机的驱动控制步进电动机驱动要解决环形分配和功率放大两个问题。1、环形分配（2）环形脉冲分配器第5章数控机床的伺服系统第5章数控机床的伺服系统5.2步进电动机及驱动电路5.2.2步进电动机的驱动控制2、步进电动机驱动电源（功率放大器）(1)单电压驱动电路(2)高低压驱动电路(3)恒流斩波驱动电路(4)细分驱动电路第5章数控机床的伺服系统5.2步进电动机及驱动电路5.2.3开环控制步进电动机伺服系统的工原理1、工作台位移量的控制2、工作台运动方向的控制第5章数控机床的伺服系统5.3直流伺服电动机5.3.1直流伺服电动机的类型直流伺服电动机按励磁方式不同，可分为电磁式和永磁式两种。电磁式按励磁绕组与电枢绕组的连接方式不同，又分为并励、串励和复励三种形式。按电动机转子的转动惯量的不同，又可分为小惯量和大惯量两种第5章数控机床的伺服系统5.3直流伺服电动机5.3.2直流伺服电动机的结构与工作原理第5章数控机床的伺服系统5.3直流伺服电动机5.3.3直流电动机的静态特性与控制方法1、机械特性2、调节特性第5章数控机床的伺服系统第5章数控机床的伺服系统5.4交流伺服电动机5.4.1交流伺服电动机的类型交流伺服电动机分为同步型伺服电动机和异步型伺服电动机两大类。第5章数控机床的伺服系统5.4交流伺服电动机5.4.1交流伺服电动机的类型永磁式同步型交流伺服电动机的主要优点有：1)可靠性高，易维护保养。2）转子转动惯量小，快速响应性好。3)有宽的调速范围，可高速运转。4)结构紧凑，在相同功率下有较小的重量和体积。5)散热性能好。第5章数控机床的伺服系统5.4交流伺服电动机5.4.2交流伺服电动机的工作原理第5章数控机床的伺服系统5.4交流伺服电动机5.4.3交流伺服系统的控制方法1、交流伺服电动机的调速方法同步型与异步型伺服电动机的调速方法不同，异步型伺服电动机的转速，同步型交流伺服电动机不能用调节转差率s的方法来调速，也不能用改变磁极对数来调速，只能用改变电源频率的方法来调速才能满足数控机床的要求，实现无级调速。第5章数控机床的伺服系统5.4交流伺服电动机5.4.3交流伺服系统的控制方法2、变频器的类型(1)交一交变频器(2)交一直一交变频器第5章数控机床的伺服系统5.4交流伺服电动机5.4.4SPWM变频控制器2、变频器的类型(1)交一交变频器(2)交一直一交变频器第5章数控机床的伺服系统5.4交流伺服电动机5.4.4SPWM变频控制器SPWM逆变器的工作原理。(1)SPWM波形与等效正弦波(2)产生SPNW波形的原理(3)SPWM变频器主电路第5章数控机床的伺服系统5.4交流伺服电动机5.4.4SPWM变频控制器SPWM调制有单极性和双极性两种形式。第5章数控机床的伺服系统5.5位置控制位置控制是伺服系统的重要组成部分，是保证位置控制精度的重要环节。就闭环和半闭环伺服系统而言，位置控制的实质是位置随动控制，第5章数控机床的伺服系统5.5位置控制5.5.1脉冲比较法1、组成第5章数控机床的伺服系统5.5位置控制5.5.1脉冲比较法2、原理当数控系统要求工作台向一个方向进给时，经插补运算得到一系列进给脉冲作为指令脉冲，其数量代表了工作台的指令进给量，频率代表了工作台的进给速度，方向代表了工作台的进给方向。第5章数控机床的伺服系统5.5位置控制5.5.2相位比较法原理框图第5章数控机床的伺服系统5.5位置控制5.5.3幅值比较原理框图