数控技术应用基础课件第章

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章数控机床的伺伺服系统第5章数控机床的伺伺服系统5.1伺服系统概述述5.1.1伺伺服系统的的组成与分类类3、闭环伺服服系统第5章数控机床的伺伺服系统5.1伺服系统概述述5.1.2伺伺服系统统的基本要求求(1)进给给调速范围要要宽(2)位置置精度要高(3)速度度响应要快(4)低速速大转矩第5章数控机床的伺伺服系统5.2步进电动机及及驱动电路5.2.1步步进电动动机的工作原原理和主要特特性1、步进电动动机的工作原原理第5章数控机床的伺伺服系统第5章数控机床的伺伺服系统5.2步进电动机及及驱动电路5.2.1步步进电动动机的工作原原理和主要特特性步距角:第5章数控机床的伺伺服系统5.2步进电动机及及驱动电路5.2.1步步进电动动机的工作原原理和2、步进电动动机的主要特特性（1）步距角角和步距误差差（2）静态转转矩和矩角特特性（3）最大起起动转矩（4）最高起起动频率（5）连续运运行的最高工工作频率（6））矩频频特性性第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.2步进电电动机机及驱驱动电电路5.2.2步步进进电动动机的的驱动动控制制步进电电动机机驱动动要解解决环环形分分配和和功率率放大大两个个问题题。1、环环形分分配（1））作用用是用于于控制制步进进电动动机的的通电电运行行方式式的，，其作作用就就是将将数控控装置置送来来的一一串指指令脉脉冲按按照一一定的的顺序序和分分配方方式，，控制制各相相绕组组的通通、断断电。。第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.2步进电电动机机及驱驱动电电路5.2.2步步进进电动动机的的驱动动控制制步进电电动机机驱动动要解解决环环形分分配和和功率率放大大两个个问题题。1、环环形分分配（2））环形形脉冲冲分配配器第5章章数控机机床的的伺服服系统统第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.2步进电电动机机及驱驱动电电路5.2.2步步进进电动动机的的驱动动控制制2、步步进电电动机机驱动动电源源（功功率放放大器器）(1)单电电压驱驱动电电路(2)高低低压驱驱动电电路(3)恒流流斩波波驱动动电路路(4)细分分驱动动电路路第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.2步进电电动机机及驱驱动电电路5.2.3开开环环控制制步进进电动动机伺伺服系系统的的工原原理1、工工作台台位移移量的的控制制2、工工作台台运动动方向向的控控制第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.3直流伺伺服电电动机机5.3.1直直流流伺服服电动动机的的类型型直流伺伺服电电动机机按励励磁方方式不不同，，可分分为电电磁式式和永永磁式式两种种。电磁式式按励励磁绕绕组与与电枢枢绕组组的连连接方方式不不同，，又分分为并并励、、串励励和复复励三三种形形式。。按电电动机机转子子的转转动惯惯量的的不同同，又又可分分为小小惯量量和大大惯量量两种种第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.3直流伺伺服电电动机机5.3.2直流流伺服服电动动机的的结构构与工工作原原理第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.3直流伺伺服电电动机机5.3.3直直流流电动动机的的静态态特性性与控控制方方法1、机机械特特性2、调调节特特性第5章章数控机机床的的伺服服系统统第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.4交流伺伺服电电动机机5.4.1交交流流伺服服电动动机的的类型型交流伺伺服电电动机机分为为同步步型伺伺服电电动机机和异异步型型伺服服电动动机两两大类类。第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.4交流伺伺服电电动机机5.4.1交交流流伺服服电动动机的的类型型永磁式式同步步型交交流伺伺服电电动机机的主主要优优点有有：1)可可靠靠性高高，易易维护护保养养。2）转转子转转动惯惯量小小，快快速响响应性性好。。3)有有宽宽的调调速范范围，，可高高速运运转。。4)结结构构紧凑凑，在在相同同功率率下有有较小小的重重量和和体积积。5)散散热热性能能好。。第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.4交流伺伺服电电动机机5.4.2交交流流伺服服电动动机的的工作作原理理第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.4交流伺伺服电电动机机5.4.3交交流流伺服服系统统的控控制方方法1、交交流伺伺服电电动机机的调调速方方法同步型型与异异步型型伺服服电动动机的的调速速方法法不同同，异异步型型伺服服电动动机的的转速速，同同步型型交流流伺服服电动动机不不能用用调节节转差差率s的方方法来来调速速，也也不能能用改改变磁磁极对对数来来调速速，只只能用用改变变电源源频率率的方方法来来调速速才能能满足足数控控机床床的要要求，，实现现无级级调速速。第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.4交流伺伺服电电动机机5.4.3交交流流伺服服系统统的控控制方方法2、变变频器器的类类型交一交交变频频器交一直直一交交变频频器第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.4交流伺伺服电电动机机5.4.4SPWM变频频控制制器2、变变频器器的类类型交一交交变频频器交一直直一交交变频频器第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.4交流伺伺服电电动机机5.4.4SPWM变频频控制制器SPWM逆逆变器器的工工作原原理。。(1)SPWM波形形与等等效正正弦波波(2)产生生SPNW波形形的原原理(3)SPWM变变频器器主电电路第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.4交流伺伺服电电动机机5.4.4SPWM变频频控制制器SPWM调调制有有单极极性和和双极极性两两种形形式。。第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.5位置控控制位置控控制是是伺服服系统统的重重要组组成部部分，，是保保证位位置控控制精精度的的重要要环节节。就就闭环环和半半闭环环伺服服系统统而言言，位位置控控制的的实质质是位位置随随动控控制，，第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.5位置控控制5.5.1脉冲比比较法法1、组组成第5章章数控机机床的的伺服服系统统5.5位置控控制5.5.1脉脉冲比比较法法2、原原理当数控控系统统要求求工作作台向向一个个方向向进给给时，，经插插补运运算得得到一一系列列进给给脉冲冲作为为指令令脉冲冲，其其数量量代表表了工工作台台的指指令进进给量量，频频率代代表了了工作作台的的进给给速度度，方方向代代表了了工作作台的的进给给方向向。第5章章数控机机床的的伺服服系统统5