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伺服电机的基本原理和数控应用

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-01-05 0:51:06 * 浏览: 5
一,机电一体化及机床电气控制技术发展概况随着科学技术的不断发展和生产工艺的新要求,机电一体化技术得到了飞速发展。控制方式主要是从手动到自动,控制功能从简单到复杂,操作从庞大到轻便。随着新的控制理论和新型电气电子设备的出现,它为电气控制技术的发展开辟了新途径。机床的传统电气控制是继电器触点控制系统,该系统由继电器,接触器,按钮和行程开关等组成,以实现机床的启动,停止和速度调节。继电器触点控制系统的优点是结构简单,维护方便,抗干扰性强,价格低廉,因此广泛用于各种机床和机械设备。目前,中国的继电器触点控制仍然是机床和其他机械设备电气控制的最基本形式之一。在实际生产中,由于存在大量通过开关量值控制的简单程序控制过程,并且实际生产过程和过程经常发生变化,因此传统的继电器触点控制系统常常不能满足这一要求,因此出现了A结合了继电器触点控制和电子技术的控制装置称为顺序控制器。它可以根据生产需要更改控制程序,但是它比电子计算机结构简单得多且便宜得多。它通过逻辑元件插件或编程的组合来实现继电器触点控制。但是,它的设备很大并且功能受到限制。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展和应用,上述控制技术也发生了根本变化。在1970年代,计算机存储技术被引入到顺序控制器中,并生产了新的工业控制器。 -可编程序控制器(PLC),兼具计算机控制和继电器控制系统的优点,因此在工业控制中已作为一种标准化的通用设备在世界各国被广泛使用。为了解决占零件总加工量约80%的单件小批量生产的自动化问题,在1950年代出现了CNC机床。它全面应用了电子,计算机,测试,自动控制和机床结构设计等各个技术领域的技术成果。这是典型的机电产品。数控机床经过40多年的发展,品种数量不断增加,性能不断提高。其中,轮廓控制的数控机床和带有自动换刀装置和工作台自动分度的CNC加工中心发展得更快。数控机床由控制介质,数控设备,伺服系统和机床主体组成。伺服系统的性能是决定数控机床加工精度和生产率的主要因素之一。二,伺服系统在数控加工中的作用和组成在自动控制系统中,输出可以以一定的精度变化的系统称为跟随系统,也称为伺服系统。 CNC机床的伺服系统是指将机床运动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统,也称为跟踪系统。伺服系统由伺服驱动装置和驱动元件(或执行器伺服电机)组成。高性能伺服系统还具有检测装置,可反馈实际输出状态。 CNC机床伺服系统的功能是接收来自CNC设备的指令信号,驱动机床的运动部件以跟随指令脉冲运动,并确保运动快速准确。这需要高质量的速度和位置伺服。以上主要是指进给伺服控制,也有主动作的伺服控制,但对控制的要求不高。技术指标例如CNC机床的精度和速度通常取决于伺服系统。 3.伺服系统的基本要求和特性1.伺服系统的基本要求(1)良好的稳定性:稳定性是指在给定的输入或外部干扰的作用下,经过短暂的调整,系统可以达到新的或返回的状态。达到原始平衡状态。 (2)高精度:伺服系统的精度是指输出可以跟随输入的程度。作为精密加工的数控机床,所需的定位精度或轮廓加工精度通常较高,允许偏差一般在0.01至0.00lmm之间。 (3)快速响应性:快速响应性是伺服系统动态质量的标志之一,即要求跟踪命令信号的响应速度要快。一方面,过渡过程的时间很短,通常在200ms以内,甚至不到几十毫秒,另一方面,为了满足过冲的要求,过渡过程的前沿必须陡峭即,上升率必须很大。 2.伺服系统的主要特点(1)检测装置:速度和位置的闭环控制。 (2)反馈比较的原理和方法多种多样:根据检测装置的信息反馈原理,伺服系统的反馈比较方法也有所不同。当前存在三种类型的脉冲比较,相位比较和幅度比较。 (3)高性能伺服电机(简称伺服电机):数控机床,用于高效,复杂的表面加工。伺服系统经常处于频繁的启动和制动过程中。要求电动机的输出转矩与惯性矩之比大,以产生足够大的加速度或制动转矩。要求伺服电动机在低速时具有足够的输出扭矩并平稳运行,以最大程度地减少与机械运动部件的连接中的中间环节。 (4)速度范围广的调速系统,即调速伺服系统:从系统的控制结构来看,数控机床的位置闭环系统可以看作是双闭环自动以位置调整为外环,速度调整为内环,进行控制。系统的实际工作过程是将位置控制输入转换为相应的速度参考信号,然后通过调速系统驱动伺服电机以达到实际排量。数控机床的主要运动也需要高速调节性能,因此伺服系统必须是高性能的宽速调节系统。 4.伺服系统的分类伺服系统按其驱动组件进行划分,包括步进伺服系统,直流电动机(简称直流电动机)伺服系统,交流电动机(简称交流电动机)伺服系统。根据控制方法,有开环伺服系统,闭环伺服系统和半闭环伺服系统。实际上,CNC系统也分为三种类型:开环,闭环和半闭环。 1.开环系统图1是开环系统的结构图。它主要由驱动电路,执行器和机床组成。常用的致动器是步进电动机,并且以步进电动机作为致动器的开环系统通常称为步进伺服系统。在该系统中,如果以大功率驱动,则将步进电机用作致动器。驱动电路的主要任务是将指令脉冲转换为驱动执行器所需的信号。 2.闭环系统pstyle =” font-family:歌曲样式,font-size:14.6667px,line-height:25px,w