第四部分进给伺服系统课件.ppt

1、2022-12-112022-12-112022-12-112022-12-112022-12-112022-12-11位置控制调节位置控制调节器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元检测与反馈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2022-12-11minmaxFFRNminmin.minmm1Fmm1010000RN且2022-12-112022-12-11 t F t F2022-12-11 t F tp2022-12-112022-12-112022-1

2、2-112022-12-112022-12-112022-12-11数数字字式式 模模拟拟式式 增增量量式式 绝绝对对式式 增增量量式式 绝绝对对式式 回回转转式式 脉脉冲冲编编码码盘盘 圆光栅 绝对式脉冲编码盘 旋旋转转变变压压器器 圆感应同步器 圆磁尺 三速圆感应同步器 直直线线式式 直直线线光光栅栅 激光干涉仪 多通道透射光栅 直直线线感感应应同同步步器器 磁尺 三速感应同步器 绝对磁尺 2022-12-11定尺定尺 sin cos 节距2（2mm）节距（0.5mm）41 绝缘粘胶 铜箔 铝箔 耐切削液涂层 基板(钢、铜)滑尺滑尺2022-12-11增量式绝对式圆感应同步器带型窄长型标准

3、型增量式绝对式直线感应同步器2022-12-112022-12-11USU0U01USUSUSUS定尺滑尺12022-12-112022-12-112022-12-112022-12-11信号处理装置abz码盘基片透镜光源光敏元件透光狭缝光欄板节距AABBZZm+/42022-12-11信号处理装置abz节距AABBZZm+/4AAa2022-12-11AA、ZBA、ZBA、ZZBB、2022-12-11AB90OZ码盘转一圈2022-12-11n3602022-12-112022-12-112022-12-112022-12-112022-12-112022-12-112022-12-112

4、022-12-112022-12-112022-12-112022-12-112022-12-11电磁式反应式磁滞式非电磁式交流同步伺服电机交流感应伺服电机交流伺服电机永永磁磁式式2022-12-112022-12-11A相、B相C相、A相、B相C相、f、nCNC插补指令脉冲频率f脉冲个数n换算脉冲环形分配变换功率放大步进电机2022-12-11步进电机Z1Z2tf，2022-12-11t360ZZi21ti360:25Z20Z2520800106750360t360ZZi2121.2022-12-11minmmf60FZH160008000fmaxminmaxmm96004800Fminma

5、xmm960480FmaxfmaxF2022-12-112022-12-112022-12-112022-12-112022-12-112022-12-112022-12-112022-12-11全数字型系统数字模拟混合型数字型系统全软件型系统半软件型系统全硬件型系统2022-12-11+调节运算调节运算零漂补偿零漂补偿硬件硬件速度控速度控制与驱制与驱动单元动单元D/A软件软件位置控制位置控制ZA、BD0-+-F/V倍频倍频计数器计数器工作台工作台PG电机电机+DAV1SV0U0UADU实际位置计算实际位置计算DA指令位置计算指令位置计算D0 /nZ2022-12-112022-12-1120

6、22-12-112022-12-112022-12-112022-12-112022-12-11R(S)输入信号C(S)输出信号E(S)偏差信号M(S)控制量 B(S)反馈信号N(S)噪声信号G1(S)控制系统传递函数G2(S)被控对象传递函数H(S)反馈系统传递函数G1(S)G2(S)H(S)R(S)B(S)E(S)N(S)M(S)C(S)+-+2022-12-11SHSGSGSESBSG21KSG1SGSGSHSGSG1SGSGSRSCSGK212121BSG1SGSHSGSG1SGSNSCSGK2212NSG11SHSGSG11SRSESGK21N2022-12-11位置控制调节器速度控

7、制调节与驱动位置检测单元位置控制单元速度控制单元+-电机机械执行部件CNC插补指令UgUpUmDXD速度检测装置mXAXCXDD2022-12-11由图可知：X0 是对XC 和FD 两个激励的响应，根据叠加原理，可先分别求出每个激励单独作用的响应，然后进行叠加。KNKfP+XAXCKASKV+UGmU1STkmmS12LSJ2LRK SF SUm+SML2LK SX0m SXSCmS1r2 SFD+SFUp2L2022-12-11 heSdScSbSaShXXSGC23450闭环 hSeSdcSbSaShXXSGC23450半闭环2022-12-11 1120SGKKKKKKSCmSSFSXS

8、GSXANRPrDC闭环 1120SGKKKKKKSCmSSFSXSGSXANRPrDC半闭环2022-12-11SDFKS1定义：KS 是进给伺服系统的重要性能参数，为了说明其物理意义，可对上述系统进行一些简化：假设上述各环节均是理想的，即各环节均是无惯量，无阻尼，刚度为无穷大，且无速度环，则：2022-12-11 系统的时间常数则：时，当令:11112220SSSfPSMANfPMANMANCKTTSKSKSGKKLKKKKLKKKSLKKKSXSXSGXCKNKAKfPKMS12L+-DUPUmX0m2022-12-11 TtSTttKTtCCCFeKeTFSXFTSSXSeFeFSXS

9、FTSSSXSFTSSXSGSXSFSXFttXS0020020211111111FT（1/KS）t0XKSFT（1/KS）t0X2022-12-11 tX0 tX0 tX0 tX02022-12-11 SSStCCKFFTTSSFSFSLimSDSLimSDLimTSSFSFSXSXSDtXtXtD111122002200由终值定理得：KS D 即：有利于提高系统的跟随精度。结论：结论：KS的选择，要综合考虑，折衷选取，才能获得优良的综合的选择，要综合考虑，折衷选取，才能获得优良的综合 性能。性能。2022-12-11LmmLmmSMMnGDGDTTK3751,30min222022-12-

10、112LKKKKmANS2022-12-11 SASXSTLFSFSFCccrcrD2 1120SGKKLKKKScmSSFSXSGSXSXSXSEANRrDCCCq 闭环系统的定位误差为：2022-12-11 122211220200SGLimFKKLKTLFKKLKSGKKLKKKScmSSTLFSASGSASLimSSELimtELimScrANRccrANRANRrccrSSt由终值定理得：2022-12-11 1122121220200SGLimFKKKLKTLFKKKLKSGKKLKKKScmSSTLFSASGSASLimSESLimtELimScrANRccrANRANRrccr

11、SSt2022-12-11 tEtE和2022-12-112022-12-112022-12-11121mLJJJKn2022-12-11JKn2022-12-112022-12-112022-12-112022-12-112022-12-112022-12-11D0titpptDttDAD0DADFAF0FFt2022-12-11XYDYDXAA tFtYtFtXYX红色轨迹：则理想的轨迹运动方程XFFYXY2022-12-11XYDYDXAA SYYYSXXXYYXXKFDKFDDtFtYDtFtX兰色轨迹：则实际的轨迹运动方程XYXXYXYFDFDFXFFY2022-12-11XYDYD

12、XAA2sin2coscosSSSSYSXSYSXYXXYYXXYKKKFKFKKKFFFDFDFDDKS：平均系统增益；KS：两轴系统增益差；KS /KS：系统增益失配量SYSXSKKKSYSXSKKK2022-12-112sin2SSSKKKFXYDyDx=0AA2022-12-112sin2SSSKKKFXYDYDXAA2022-12-112sin2SSSKKKFXYDYDXAA2022-12-11 在同等情况下：轮廓误差与KS 成正比，与KS 的平方成反比，与进给速度成 F 正比。当加工45直线时，轮廓误差最大。当加工0或90直线时，轮廓误差与增益无关。2sin2SSSKKKF2022

13、-12-11mm01.0104.0601524502sinKKK2FmaxSSSmax2022-12-112022-12-11RR+RDYDXPPAABBOFFYFX222222222222222SSSSYSXSYYSXXYXRKFRKFPPKKKKFKFDDPPRPPRRRPPRRRPPRRR得：且又由右图可知：2022-12-11222SRKFR2022-12-112022-12-11222SRKFR2022-12-112022-12-11DXXYDXXY欠程现象超程现象高增益系统2022-12-112022-12-112022-12-11DKMF（Fs,Fd）X0X 2022-12-11YXXY2022-12-11dscfffkmfgkmV刚度阻尼比质量42022-12-112022-12-112022-12-112022-12-11