数控伺服系统学习教案

会计学1数控伺服系统数控伺服系统第一页，共29页2022-4-24 伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统它接受来自数控装置的进给指令信号，经变换、调节和放大统它接受来自数控装置的进给指令信号，经变换、调节和放大后驱动执行件，转化为直线或旋转运动伺服系统是数控装置后驱动执行件，转化为直线或旋转运动伺服系统是数控装置( (计计算机算机) )和机床的联系环节和机床的联系环节(hunji)(hunji)，是数控机床的重要组成部分是数控机床的重要组成部分 数控机床伺服系统又称为位置随动系统、驱动系统、伺服机数控机床伺服系统又称为位置随动系统、驱动系统、伺服机构或伺服单元构或伺服单元 该系统包括了大量的电力电子器件，结构复杂，综合性强该系统包括了大量的电力电子器件，结构复杂，综合性强第1页/共29页第二页，共29页2022-4-24第2页/共29页第三页，共29页2022-4-24对伺服系统的基本对伺服系统的基本(jbn)(jbn)要求要求 第3页/共29页第四页，共29页2022-4-24 位置调解位置调解速度调解速度调解电流调解电流调解转换驱动转换驱动工作台工作台电流反馈电流反馈速度反馈速度反馈位置反馈位置反馈MG 位置、速度和电流环均由：调节控制位置、速度和电流环均由：调节控制(kngzh)模块、检测和反馈模块、检测和反馈部分组成。

电力电子驱动装置由驱动信号产生电路和功率部分组成电力电子驱动装置由驱动信号产生电路和功率放大器组成放大器组成 严格来说：位置控制严格来说：位置控制(kngzh)包括位置、速度和电流控制包括位置、速度和电流控制(kngzh)；速度；速度控制控制(kngzh)包括速度和电流控制包括速度和电流控制(kngzh)第4页/共29页第五页，共29页2022-4-24 组成：伺服电机组成：伺服电机 驱动信号控制驱动信号控制(kngzh)转换电路转换电路 电子电力驱动放大模块电子电力驱动放大模块 位置调节单元位置调节单元 速度调节单元速度调节单元 电流调节单元电流调节单元 检测装置检测装置一般闭环系统为三环结构：位置环、速度环、电一般闭环系统为三环结构：位置环、速度环、电流环第5页/共29页第六页，共29页2022-4-24指令指令驱动电驱动电路路步进电机步进电机工作台工作台脉冲脉冲伺 服 电伺 服 电机机速 度 检速 度 检测测速度控制速度控制位置控制位置控制位置检位置检测测伺 服 电伺 服 电机机速 度 控速 度 控制制位置控制位置控制工作台工作台脉 冲 编 码脉 冲 编 码器器指令指令第6页/共29页第七页，共29页。

2022-4-24电机电机机械执行部件机械执行部件A相、相、B相相C相、相、f、nCNC插补指令插补指令脉冲频率脉冲频率f脉冲个数脉冲个数n换算换算脉冲环脉冲环形分配形分配变换变换功率功率放大放大第7页/共29页第八页，共29页2022-4-24第8页/共29页第九页，共29页2022-4-24位置控制调位置控制调节器节器速度控制速度控制调节与驱动调节与驱动检测与反馈单检测与反馈单元元位置控制单元位置控制单元速度控制单元速度控制单元+-电机电机机械执行部件机械执行部件CNC插补插补指令指令实际实际位置位置反馈反馈实际实际速度速度反馈反馈第9页/共29页第十页，共29页2022-4-24CNC机床中得到了广泛应用第10页/共29页第十一页，共29页2022-4-24位置控制调位置控制调节器节器速度控制速度控制调节与驱动调节与驱动检测与反馈检测与反馈单元单元位置控制单元位置控制单元速度控制单元速度控制单元+-电机电机机械执行部件机械执行部件CNC插补插补指令指令实际实际位置位置反馈反馈实际实际速度速度反馈反馈第11页/共29页第十二页，共29页2022-4-24精磨床以及较大型的数控机床等。

第12页/共29页第十三页，共29页2022-4-24第13页/共29页第十四页，共29页2022-4-24第14页/共29页第十五页，共29页2022-4-24 伺服电动机为数控伺服系统的重要组成部分，是速伺服电动机为数控伺服系统的重要组成部分，是速 度和轨迹控制的执行元件度和轨迹控制的执行元件 数控机床中常用的伺服电机数控机床中常用的伺服电机(dinj)： 直流伺服电机直流伺服电机(dinj)（调速性能良好）（调速性能良好） 交流伺服电机交流伺服电机(dinj)（主要使用的电机（主要使用的电机(dinj)） 步进电机步进电机(dinj)（适于轻载、负荷变动不大）（适于轻载、负荷变动不大） 直线电机直线电机(dinj)（高速、高精度）（高速、高精度） 第15页/共29页第十六页，共29页2022-4-24步进电机(dinj)一、步进电机(dinj)的分类按力矩产生(chnshng)的原理分1.反应式步进电机2.激磁式步进电机按输出力矩大小分1.伺服式步进电机2.功率式步进电机按定子数分1.单定子式2.双定子式3.三定子式步进电机4.多定子式步进电机按各相绕组分布分:1.径向分相式:电机各相按圆周依次排列2.轴向分相式:电机各相按轴向依次排列第16页/共29页第十七页，共29页。

2022-4-24第17页/共29页第十八页，共29页2022-4-24第18页/共29页第十九页，共29页2022-4-24n2. 性能参数n步距角n 步进电动机走一步所转过的角度称为步距角，可按下面(xi mian)公式计算第19页/共29页第二十页，共29页2022-4-24小结小结(xioji): 1.步进电机受脉冲电流控制(kngzh)，转子的角位移正比于输入脉冲的数量转子的角速度正比于输入脉冲的频率转子的旋转方向取决于定子绕组的通电顺序 2.步进电机有一定(ydng)的步距误差, 但没有累计误差 3.若维持控制绕组的电流不变, 则步进电机就可停在某一位置不动第20页/共29页第二十一页，共29页2022-4-24直流伺服电机直流伺服电机常用(chn yn)的直流电动机有：直流进给伺服系统：直流主轴(zhzhu)伺服系统：第21页/共29页第二十二页，共29页2022-4-24 1 1直流伺服电机的结构直流伺服电机的结构(jigu)(jigu)极靴极靴机壳机壳瓦状永磁材料（定子）瓦状永磁材料（定子）电枢（转子）电枢（转子）换向极换向极主磁极主磁极定子定子转子转子线圈线圈图图3.5永磁直流伺服电机的结构永磁直流伺服电机的结构 图图3.6直流主轴电机结构示意图直流主轴电机结构示意图 第22页/共29页第二十三页，共29页。

2022-4-24第23页/共29页第二十四页，共29页2022-4-24交流交流(jioli)(jioli)伺服电伺服电机机第24页/共29页第二十五页，共29页2022-4-24VSVS定定子转子转子脉冲编码器脉冲编码器定子三相绕组定子三相绕组接线盒接线盒图图3 37 7 永磁交流同步永磁交流同步(tngb)(tngb)伺服电机结伺服电机结构构 第25页/共29页第二十六页，共29页2022-4-24图图3 38 8 永磁交流永磁交流(jioli)(jioli)同步伺服电机结构同步伺服电机结构第26页/共29页第二十七页，共29页2022-4-24第27页/共29页第二十八页，共29页2022-4-24第28页/共29页第二十九页，共29页。