1、 l 伺服系统定义伺服系统定义l 伺服系统组成伺服系统组成l 伺服系统要求及分类伺服系统要求及分类l 开环伺服系统开环伺服系统l 闭环伺服系统闭环伺服系统l 半闭环伺服系统半闭环伺服系统l 全数字式伺服系统全数字式伺服系统l 现场总线现场总线l 伺服系统参数伺服系统参数l 机电匹配机电匹配l 伺服电机运行模式伺服电机运行模式 以移动部件的位置和速度作为控制量的以移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。自动控制系统。伺服系统（伺服系统（Feed Servo System）位置指令位置控制调节器速度控制调节器速度检测位置控制速度控制+-电机机械传动机构实际位置反馈实际速度反馈功率驱动位置检测
2、+l伺服系统组成伺服系统组成 位置检测装置将检测到的移动部件的实位置检测装置将检测到的移动部件的实际位移量进行位置反馈，与位置指令信号进行际位移量进行位置反馈，与位置指令信号进行比较，将两者的差值进行位置调节，变换成速比较，将两者的差值进行位置调节，变换成速度控制信号，控制驱动装置驱动伺服电动机以度控制信号，控制驱动装置驱动伺服电动机以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到指给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到指令位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。令位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。l 基本工作原理基本工作原理 1.调速范围要宽且要有良好的稳定性（在调速范围内）调速范围要宽且要有良好
3、的稳定性（在调速范围内）调速范围：调速范围：RN=Fmax/Fmin 一般要求：一般要求：RN 1000，且且 0.1 mm/min Fmin 1 mm/min 稳定性：稳定性：指输出速度的波动要少，尤其是在低速时的平稳性显得特别重要。指输出速度的波动要少，尤其是在低速时的平稳性显得特别重要。2.位置精度高位置精度高 实际位移与指令位移的差值要小。位置精度一般为实际位移与指令位移的差值要小。位置精度一般为0.010.001mm，甚至可高至，甚至可高至0.1m。3.稳定性好稳定性好 即负载特性要硬，当负载发生变化或承受外界干扰的情况下，即负载特性要硬，当负载发生变化或承受外界干扰的情况下，输出速
4、度应基本不变，而且保持平稳均匀。输出速度应基本不变，而且保持平稳均匀。4.动态响应快动态响应快 即有高的灵敏度，达到最大稳态速度的时间要短，一般要求即有高的灵敏度，达到最大稳态速度的时间要短，一般要求在在200100ms，甚至小于几十毫秒。动态响应的快慢，反映了系统跟踪精度的，甚至小于几十毫秒。动态响应的快慢，反映了系统跟踪精度的高低，直接影响轮廓加工精度的高低和加工高低，直接影响轮廓加工精度的高低和加工表面质量的好坏。表面质量的好坏。伺服系统是一个位置随动系统，按有无位置伺服系统是一个位置随动系统，按有无位置检测和反馈有以下三种：检测和反馈有以下三种：l 开环伺服系统开环伺服系统l 半闭环伺
5、服系统半闭环伺服系统l 闭环伺服系统闭环伺服系统步进电机步进驱动装置控制器脉冲串方向脉冲相电压 l 开环伺服系统组成开环伺服系统组成 由控制器送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，由控制器送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，驱动步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠螺母副驱动执行部件，驱动步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠螺母副驱动执行部件，无需无需位置检测装置位置检测装置。系统的位置精度主要取决于步进电机的角位移精度系统的位置精度主要取决于步进电机的角位移精度、齿轮丝杠等传齿轮丝杠等传动元件的导程或节距精度以及系统的摩擦阻尼特性。动元件的导程或节距精度以及系统的摩擦阻尼特性
6、。位置精度较低位置精度较低，其定位精度一般可达，其定位精度一般可达0.02mm。如果采取螺距误。如果采取螺距误差补偿和传动间隙补偿等措施，定位精度可提高到差补偿和传动间隙补偿等措施，定位精度可提高到0.01mm。此外，。此外，由于步进电机性能的限制，开环进给系统的由于步进电机性能的限制，开环进给系统的进给速度也受到限制进给速度也受到限制，在脉，在脉冲当量为冲当量为0.01mm时，一般不超过时，一般不超过5m/min。l 开环伺服系统特点开环伺服系统特点位置控制调节器速度控制调节器信号处理+实际位置反馈实际速度反馈功率驱动+编码器编码器伺服电机伺服电机位置指令 l 半闭环伺服系统组成半闭环伺服系
7、统组成 l 半闭环伺服系统特点半闭环伺服系统特点 将检测装置装在伺服电机轴或传动装置末端，将检测装置装在伺服电机轴或传动装置末端，间接测量移动部件位移来进行位置反馈的进给系统间接测量移动部件位移来进行位置反馈的进给系统称为称为半闭环伺服系统半闭环伺服系统。在半闭环伺服系统中，将编码器和伺服电机作在半闭环伺服系统中，将编码器和伺服电机作为一个整体，编码器完成角位移检测和速度检测，为一个整体，编码器完成角位移检测和速度检测，用户无需考虑位置检测装置的安装问题。这种形式用户无需考虑位置检测装置的安装问题。这种形式的半闭环伺服系统在机电一体化设备上得到广泛的的半闭环伺服系统在机电一体化设备上得到广泛的
8、采用。采用。位置指令位置控制调节器速度控制调节器速度检测+实际位置反馈实际速度反馈功率驱动位置检测+伺服电机伺服电机测速发电机或编码器 l 闭环伺服系统组成闭环伺服系统组成 将检测装置装在移动部件上，直接测量移动部件的实际位移来进将检测装置装在移动部件上，直接测量移动部件的实际位移来进行位置反馈的进给系统称为行位置反馈的进给系统称为闭环伺服系统闭环伺服系统。闭环伺服系统可以消除机械传动机构的全部误差，而半闭环伺服闭环伺服系统可以消除机械传动机构的全部误差，而半闭环伺服系统只能补偿部分误差，因此，半闭环伺服系统的精度比闭环系统的系统只能补偿部分误差，因此，半闭环伺服系统的精度比闭环系统的精度要低
9、一些。精度要低一些。由于采用了位置检测装置，所以，闭环进给系统的位置精度在其由于采用了位置检测装置，所以，闭环进给系统的位置精度在其他因素确定之后，主要取决于检测装置的分辨率和精度。他因素确定之后，主要取决于检测装置的分辨率和精度。闭环和半闭环闭环和半闭环伺服伺服系统因为采用了位置检测装置，所以在结构上系统因为采用了位置检测装置，所以在结构上较开环进给系统复杂。另外，由于机械传动机构部分或全部包含在系较开环进给系统复杂。另外，由于机械传动机构部分或全部包含在系统之内，机械传动机构的固有频率、阻尼、间隙等将成为系统不稳定统之内，机械传动机构的固有频率、阻尼、间隙等将成为系统不稳定的因素，因此，闭
10、环和半闭环系统的设计和调试都较开环系统困难。的因素，因此，闭环和半闭环系统的设计和调试都较开环系统困难。l 闭环伺服系统特征闭环伺服系统特征 在全数字式伺服系统中，控制器直接将位置指令以数字信在全数字式伺服系统中，控制器直接将位置指令以数字信号的形式传送给伺服驱动装置，伺服驱动装置本身具有位置和速号的形式传送给伺服驱动装置，伺服驱动装置本身具有位置和速度控制功能。度控制功能。控制器与伺服驱动装置之间通过总线相互传递如下信息：控制器与伺服驱动装置之间通过总线相互传递如下信息：l 位置指令和实际位置位置指令和实际位置l 速度指令和实际速度速度指令和实际速度l 转矩指令和实际转矩转矩指令和实际转矩l
11、 伺服系统及伺服电机参数伺服系统及伺服电机参数l 伺服状态和报警伺服状态和报警l 全数字式伺服系统全数字式伺服系统 CNC 第第 n 轴伺服单元轴伺服单元 第第 1 轴伺服单元轴伺服单元SMPC总线总线总线总线SMPC 控制器 第第 n 轴伺服单元轴伺服单元 第第 1 轴伺服单元轴伺服单元SMPC总线总线总线总线SMPC l 全数字式伺服系统组成全数字式伺服系统组成 l 全数字式伺服系统特点全数字式伺服系统特点1.系统的位置、速度和电流环节的调整由软件实现。系统的位置、速度和电流环节的调整由软件实现。2.具有较高的动、静态特性。在检测灵敏度、温度漂移、噪声及抗干扰等方面具有较高的动、静态特性。
12、在检测灵敏度、温度漂移、噪声及抗干扰等方面都优于模拟式伺服系统。都优于模拟式伺服系统。3.引入前馈控制，构成了具有反馈和前馈复合控制的系统结构。引入前馈控制，构成了具有反馈和前馈复合控制的系统结构。4.由于全数字式伺服系统采用总线通信方式，极大地减小了连接电缆，便于设由于全数字式伺服系统采用总线通信方式，极大地减小了连接电缆，便于设备安装和维护，提高了系统可靠性，同时通过显示终端实时监控伺服状态。备安装和维护，提高了系统可靠性，同时通过显示终端实时监控伺服状态。当前当前，全数字式交流伺服系统在机电一体化设备驱动中得到了广泛应用。，全数字式交流伺服系统在机电一体化设备驱动中得到了广泛应用。全数字
13、式交流伺服可作速度、转矩和位置控制，接受指令脉冲或模拟电压指令全数字式交流伺服可作速度、转矩和位置控制，接受指令脉冲或模拟电压指令信号，并自带位置环，具有丰富的自诊断、报警功能。各控制参数通过以下方信号，并自带位置环，具有丰富的自诊断、报警功能。各控制参数通过以下方法用数字方式设定：法用数字方式设定：l 通过驱动装置上的显示器和按键进行设定通过驱动装置上的显示器和按键进行设定l 通过驱动装置上的通信接口与上位机通信进行设定通过驱动装置上的通信接口与上位机通信进行设定l 通过可分离式编程器和驱动装置上的接口进行设定通过可分离式编程器和驱动装置上的接口进行设定 控制器控制器总线总线驱动装置驱动装置
14、显示设定窗口显示设定窗口编码器信号线编码器信号线三相电三相电源进线源进线伺服电机伺服电机三相电源三相电源 l PROFIBUS现场总线现场总线 PROFIBUS（Process Fildbus的缩写）是一种国际性的、开放的缩写）是一种国际性的、开放式的现场总线标准。目前世界上许多自动化技术生产厂家都为他们式的现场总线标准。目前世界上许多自动化技术生产厂家都为他们生产的设备提供生产的设备提供PROFIBUS接口。接口。PROFIBUS可使分散式数字控制可使分散式数字控制器从现场底层到车间级网络化，整个网络系统分为主站和从站。主器从现场底层到车间级网络化，整个网络系统分为主站和从站。主站组成令牌环
15、网，发送权以令牌形式在主站之间循环，得到令牌的站组成令牌环网，发送权以令牌形式在主站之间循环，得到令牌的主站再将令牌沿环传递给下一个主站，在这一确定的时间内，可以主站再将令牌沿环传递给下一个主站，在这一确定的时间内，可以任意发送或接受其他总线设备的信息。主站决定总线的数据通信，任意发送或接受其他总线设备的信息。主站决定总线的数据通信，当主站得到总线控制权时，没有外界请求也可以主动发送信息；从当主站得到总线控制权时，没有外界请求也可以主动发送信息；从站为外围设备，包括输入输出装置、驱动装置和测量变送器等，从站为外围设备，包括输入输出装置、驱动装置和测量变送器等，从站没有总线控制权。仅对接受到的信
16、息给予确认，或当主站发出请站没有总线控制权。仅对接受到的信息给予确认，或当主站发出请求时向主站发送信息。求时向主站发送信息。主站主站主站主站主站主站从站从站从站从站从站从站控制器控制器计算机计算机1计算机计算机2PLC变频器变频器伺服驱动伺服驱动 SERCOS是串行实时通信协议（是串行实时通信协议（Serial Real Time Communication Specification）。）。SERCOS采用光纤传输数据，适用于分布式多轴运动的数字控制。采用光纤传输数据，适用于分布式多轴运动的数字控制。SERCOS接口接口控制器控制器伺服驱动伺服驱动SERCOS接口接口SMPCMSTMSTMD
17、TAT1AT2ATn主站同步数据主站同步数据指令数据指令数据伺服数据伺服数据指令周期指令周期 l 增益调整增益调整 增益是伺服系统的重要指标之一，它对稳态精度和动态性能都有很增益是伺服系统的重要指标之一，它对稳态精度和动态性能都有很大的影响，增益大，则系统响应快，稳态误差小。但并非系统的增益越大的影响，增益大，则系统响应快，稳态误差小。但并非系统的增益越高越好，当速度突变时，高增益可能导致输出变化剧烈，机械装置要受高越好，当速度突变时，高增益可能导致输出变化剧烈，机械装置要受到较大的冲击，影响系统的稳定性。到较大的冲击，影响系统的稳定性。l 加减速时间设定加减速时间设定 加减速用加减速时间的长
18、短来设定，加减速时间越短，速度变化大，加减速用加减速时间的长短来设定，加减速时间越短，速度变化大，系统易引起振荡；反之，系统的响应性变慢。加减速有线性加减速和指系统易引起振荡；反之，系统的响应性变慢。加减速有线性加减速和指数加减速。在线性加减速中，加速度有突变，应根据负载惯量核算最大数加减速。在线性加减速中，加速度有突变，应根据负载惯量核算最大可达到的加速度，从而确定加速到最大速度所需要的时间；在指数加减可达到的加速度，从而确定加速到最大速度所需要的时间；在指数加减速中，加速度变化无突变，速度变化平稳，必须设定加减速总时间和加速中，加速度变化无突变，速度变化平稳，必须设定加减速总时间和加减速升
19、降速时间。减速升降速时间。taavtOv、aavtv、aOtat1t2线性加减速线性加减速指数加减速指数加减速 l 阻尼阻尼l 刚度刚度 运动中的机械部件易产生振动，其振幅取决于系统的阻尼和固有频率，运动中的机械部件易产生振动，其振幅取决于系统的阻尼和固有频率，系统的阻尼越大，振幅越小，且衰减越快。运动副（特别是导轨）的摩擦阻系统的阻尼越大，振幅越小，且衰减越快。运动副（特别是导轨）的摩擦阻尼占主导地位，实际应用中一般将摩擦阻尼简化为粘性摩擦阻尼。系统的粘尼占主导地位，实际应用中一般将摩擦阻尼简化为粘性摩擦阻尼。系统的粘性摩擦阻尼越大，系统的稳态误差越大，精度越低。对于质量大、刚度低的性摩擦阻
20、尼越大，系统的稳态误差越大，精度越低。对于质量大、刚度低的机械系统，为了减小振幅，加速衰减。可增大粘性摩擦阻尼。机械系统，为了减小振幅，加速衰减。可增大粘性摩擦阻尼。刚度为使弹性体产生单位变形量所需的作用力。对闭环伺服系统而言，刚度为使弹性体产生单位变形量所需的作用力。对闭环伺服系统而言，刚度越大，稳定性越好。广义讲，传动机构的间隙也是影响刚度大小的重刚度越大，稳定性越好。广义讲，传动机构的间隙也是影响刚度大小的重要因数。间隙的主要形式有齿轮传动的齿侧间隙、丝杠螺母的传动间隙、要因数。间隙的主要形式有齿轮传动的齿侧间隙、丝杠螺母的传动间隙、丝杠轴承的轴向间隙以及联轴器的扭转间隙等，必须采取消隙
21、措施，以提丝杠轴承的轴向间隙以及联轴器的扭转间隙等，必须采取消隙措施，以提高传动刚度。高传动刚度。l 谐振谐振 对于质量为对于质量为m、抗压刚度系数为、抗压刚度系数为k的单自由度直线运动系统，的单自由度直线运动系统，其固有频率其固有频率为为 对于转动惯量为对于转动惯量为J、扭转刚度系数为、扭转刚度系数为k的单自由度旋转运动系统，的单自由度旋转运动系统，其固有频率其固有频率为为mk21Jk21 当外界的激振频率接近或等于系统的固有频率时，系统将产当外界的激振频率接近或等于系统的固有频率时，系统将产生谐振而不能正常工作。机械部件的谐振频率必须大于电气驱动生谐振而不能正常工作。机械部件的谐振频率必须
22、大于电气驱动部件的谐振频率。部件的谐振频率。电动机的输出功率在产品样本或铭牌上都有明确表示。在一般情况下，电动机的输出功率在产品样本或铭牌上都有明确表示。在一般情况下，设计者在选用电动机时，只要从电动机的输出功率、转速、保护方式三方面设计者在选用电动机时，只要从电动机的输出功率、转速、保护方式三方面考虑选择电动机就可以了。但在伺服驱动中，还必须考虑伺服驱动机械负载考虑选择电动机就可以了。但在伺服驱动中，还必须考虑伺服驱动机械负载特性。在伺服驱动中，它所带的负载大多为恒转矩负载，在转速改变时，其特性。在伺服驱动中，它所带的负载大多为恒转矩负载，在转速改变时，其负载转矩基本不变。这就是说，在使用中
23、只要转矩为额定值，即使转速不同，负载转矩基本不变。这就是说，在使用中只要转矩为额定值，即使转速不同，温升变化也不大，说明电动机处于额定运行，这时的输出功率即为额定功率。温升变化也不大，说明电动机处于额定运行，这时的输出功率即为额定功率。即伺服电动机在出厂时给出额定转矩后，其额定功率都是由用户决定的，这即伺服电动机在出厂时给出额定转矩后，其额定功率都是由用户决定的，这一点与选用普通的电动机是由很大区别的。一点与选用普通的电动机是由很大区别的。伺服电动机很少工作在恒速运行状态，而多数是工作在频繁的起动伺服电动机很少工作在恒速运行状态，而多数是工作在频繁的起动-停停止状态，止状态，在加速和减速时必须
24、输出在加速和减速时必须输出35倍的额定转矩倍的额定转矩，电流也成比例地上升，电流也成比例地上升，电动机的发热近似与电流平方成比例。电动机的发热近似与电流平方成比例。在样本或铭牌上给出的输出功率是指电动机在额定转速下连续运行时，在样本或铭牌上给出的输出功率是指电动机在额定转速下连续运行时，温升不超过规定时的输出功率。这一功率是按可以稳定运行的最大转速和额温升不超过规定时的输出功率。这一功率是按可以稳定运行的最大转速和额定转矩计算出来的。在选择伺服电动机时，不能单纯从电动机负载所需的功定转矩计算出来的。在选择伺服电动机时，不能单纯从电动机负载所需的功率出发，还必须充分考虑负载机械所要求的运动模式和
25、转矩模式，用不同的率出发，还必须充分考虑负载机械所要求的运动模式和转矩模式，用不同的控制方式可以实现不同的运动模式控制方式可以实现不同的运动模式 计算机械系统的等效惯量。从伺服电动机的运动模式和转矩模式计算机械系统的等效惯量。从伺服电动机的运动模式和转矩模式来看，在大多数情况下是处于过渡过程状态之中，除了要考虑增大电来看，在大多数情况下是处于过渡过程状态之中，除了要考虑增大电流和功率之外，还必须充分考虑过渡过程的快速性问题。应该考虑计流和功率之外，还必须充分考虑过渡过程的快速性问题。应该考虑计算负载的转动惯量及电动机转子的转动惯量大小问题。从转子惯量大算负载的转动惯量及电动机转子的转动惯量大小
26、问题。从转子惯量大小来看，伺服电动机一般可分为超低惯量、低惯量、中惯量等几个档小来看，伺服电动机一般可分为超低惯量、低惯量、中惯量等几个档次。在负载机械起、制动频繁的场合，可选惯量小一些的伺服电动机，次。在负载机械起、制动频繁的场合，可选惯量小一些的伺服电动机，在要求低速运行平稳而又不频繁起、制动时，则宜选择惯量值较大的在要求低速运行平稳而又不频繁起、制动时，则宜选择惯量值较大的伺服电动机。另外，伺服电动机。另外，折算到电动机轴上的负载等效惯量通常要限制在折算到电动机轴上的负载等效惯量通常要限制在2.5倍的电动机惯量之内倍的电动机惯量之内，使之既保证过渡过程的快速性，又不产生，使之既保证过渡过
27、程的快速性，又不产生显著的振荡，保持平稳，这也是在选择电动机时要考虑的一个因素。显著的振荡，保持平稳，这也是在选择电动机时要考虑的一个因素。说明书中有选择惯量的推荐值。说明书中有选择惯量的推荐值。T1T2T3vv、TtO起动起动 t1运动运动 t2制动制动 t3停止停止 t4T4=0 T1T2T3v1v、TtO起动起动 t1快进快进 t2工进工进t4停止停止 t6减速减速t3制动制动 t5T 4T 5v2T6=0 T1T2v、TtO起动起动 t1制动制动 t2停止停止 t3T3=0 niiniiinnnettTtttttTtTtTtTT1123212323222121.有效负载转矩有效负载转矩
28、 m=500kg（工作台、工件）（工作台、工件）fd=0.065ts=8mm、Js=100kgcm2工作台工作台工件工件fs=0.3i=0.86Jz1=20kgcm2Jz2=30kgcm2传动效率传动效率=0.9 t2=4sT1T2T3vv、TtO t1=0.5sT4=0 t3=0.5s t4=1s 1.额定转矩计算额定转矩计算1）工作台运动所需的转矩）工作台运动所需的转矩Tp=67.5Ncm2）丝杠预紧后的附加转矩）丝杠预紧后的附加转矩Ts=4.1Ncm 总负载转矩总负载转矩 TL=Tp+Ts=71.6Ncm2.惯量计算惯量计算1）运动部件折算到电机轴上的等效惯）运动部件折算到电机轴上的等效
29、惯 量量JpD=23.6kgcm22）丝杠和齿轮折算到电机轴上的等效）丝杠和齿轮折算到电机轴上的等效惯量惯量JsD=96.1kgcm 电机轴上总等效惯量电机轴上总等效惯量 JD=JpD+JsD+Jz2=139.7kgcm23.电机选择电机选择1）电机转子惯量）电机转子惯量JM=356.7kgcm2JM/JD=356.7/139.7=2.552.5 （符合要求）符合要求）2）负载和电机总惯量负载和电机总惯量 J=JD+JM=496.4kgcm2 3）电机额定输出转矩）电机额定输出转矩TN=3Nm 4）电机转速）电机转速nN=750r/min 4.加减速转矩计算加减速转矩计算1）加速转矩）加速转矩
30、T1=292.2Ncm2）匀速转矩）匀速转矩T2=71.6Ncm3）减速转矩）减速转矩T3=292.2Ncm5.有效负载转矩有效负载转矩256.215.045.05.0292.246.715.0292.22224321424333222121tttttTtTtTtTTe6.结论结论因为因为 TNTe所以所以 电机选择符合要求电机选择符合要求 Ncm=2.6Nm SANYO BL Super P series AC SERVO SYSTEMl 系统组成及连接系统组成及连接 SANYO BL Super P series AC SERVO SYSTEMl 伺服系统组成伺服系统组成Pulsetrai
31、n typeElectronic gearPositionloop gainAcceleration/deceleration time Speed loopproportionalgain integraltime constant Currentcommandnotch filter Currentcommandloop pass filterCurrentSMPC Frequencyquadruplier Feed forward gainFeed forward commandLow pass filter Output pulsefrequency divisionAB Comman
32、d pulse SANYO BL Super P series AC SERVO SYSTEMl 用户参数设定用户参数设定 PMAC运动控制器运动控制器 PMAC运动控制器是美国运动控制器是美国Delta Tau数字系统数字系统公司的产品。借助于公司的产品。借助于Motorola的的DSP 56系列数字系列数字信号处理器，信号处理器，PMAC运动控制器可以同时操纵运动控制器可以同时操纵18根轴。由于每一根轴都是完全独立的，一个根轴。由于每一根轴都是完全独立的，一个PMAC运动控制器可以操纵运动控制器可以操纵8台不同机器的台不同机器的8根单根单轴，或者同一台机器的轴，或者同一台机器的8根轴，或者
33、两者之间的任根轴，或者两者之间的任意组合。意组合。总线：总线：PC、VME、STD32、PCI、PC104电机类型：电机类型：直流伺服电动直流伺服电动机、交 流 伺 服 电 动 机机、交 流 伺 服 电 动 机（BLDCM、PMSM）、）、步进电机步进电机反馈：反馈：增量式编码器、绝增量式编码器、绝对式编码器、旋转变压器、对式编码器、旋转变压器、直线电压位移传感器或电直线电压位移传感器或电位计、激光干涉仪、磁致位计、激光干涉仪、磁致伸缩位移传感器伸缩位移传感器控 制 码：控 制 码：P M A C（类（类BASIC ASIC命令）、命令）、G代码代码l 简简 介介 l 伺服组成框图伺服组成框图
34、 速度和加速度前馈可以减小伺服系统的轨迹误差。速度前馈的作用速度和加速度前馈可以减小伺服系统的轨迹误差。速度前馈的作用是减少微分增益或测速环路阻尼所引起的跟踪误差；惯性所带来的跟踪是减少微分增益或测速环路阻尼所引起的跟踪误差；惯性所带来的跟踪误差与加速度成正比，因此可以由加速度前馈来补偿。数字阶式滤波器误差与加速度成正比，因此可以由加速度前馈来补偿。数字阶式滤波器可以解决机械谐振的问题。可以解决机械谐振的问题。l 从动控制从动控制 在车床上加工在车床上加工多线螺纹，多线螺纹，PMAC将将Z轴从动于主轴编轴从动于主轴编码器，使刀具速度码器，使刀具速度跟踪主轴速度，从跟踪主轴速度，从而得到恒定的螺
35、距，而得到恒定的螺距，这可以在时基模式这可以在时基模式下完成。为主轴定下完成。为主轴定义一个义一个“实时实时”速速度，并以此设置时度，并以此设置时基常数。在主轴运基常数。在主轴运行于实时速度的前行于实时速度的前提下为从动轴编写提下为从动轴编写程序，时基控制将程序，时基控制将会自动补偿主轴速会自动补偿主轴速度的变化。度的变化。l 从动控制从动控制*Set-up and Definitions*&1 ;Define axes in Coordinate System 1#110000X ;Motor 1 is X at 10000 cts/in(radial)#210000Z ;Motor 2 i
36、s Z at 10000 cts/in(radial)spindle encoder has 1024 lines/rev or 4096 cts/rev,At real-timesspeed of 3000 rpm(50 rps),encoder frequency is 204.8 cts/msecBy formula,the time-base constant is 131,072/204.8=640.WY:1833,640 ;Set time-base constant(at address 1833)193=1833 ;Tell Coordinate System 1 to use
37、 this ;Address as the time-base source 加工一个加工一个5螺距（每英寸螺距（每英寸5线）螺杆。设主轴转速为线）螺杆。设主轴转速为3000r/min，则切削速度，则切削速度为为10in/s。为了使刀具与每道螺纹配准（。为了使刀具与每道螺纹配准（20ms/r），每个循环的程序时间必须精），每个循环的程序时间必须精确地为确地为20ms的倍数。的倍数。*Motion Program Text*OPEN PROG 77 CLEAR ;Prepare buffer 77 for entryP100=3.00 ;X(radial)dimension of outside
38、 of storkP101=P100 ;Starting location of cutRAPID X(P1000.1)Z2 ;Move quickly to starting positionWHILE(P1013.10)；Loop until 0.1 inches deep P101=P101+0.01 ;Increase depth 0.01 inches deep TM100 ;100msec“plunge”time X(P101);Radial axis into siock(“Plunge”)TM(24*1000/10);24 inches at 10 in/sec(in msec
39、)Z26 ;Mark threading pass for 24 inches(26-2)TM60 ;60 msec retract time X(P1000.1);Retract to just outside of stock TM(24*1000/30);24 inches at 30 in/sec(in msec)Z2 ;Reverse move for nest pass ;Total time for moves in loop is ;100+2400+60+800=3360 msec，which is an ;exact multiple of 20 msec，or 1 spi
40、ndle revENDWHILE ;End of loopRAPID X0 Z0 ;Return to home positionCLOSE l 运动中的位置匹配运动中的位置匹配 在一个传送带上以不均匀间隔传送物品，而在另一个传送带上将它们在一个传送带上以不均匀间隔传送物品，而在另一个传送带上将它们用等间隔的挡板隔开。利用用等间隔的挡板隔开。利用PMAC中的位置捕捉寄存器，一旦接收到外部的中的位置捕捉寄存器，一旦接收到外部的触发信号，精确的位置就被保存起来，在时基模式下运行以便速度匹配。触发信号，精确的位置就被保存起来，在时基模式下运行以便速度匹配。*Set-up and Definition
41、s*CLOSE&11X ;Motor 1 is the X-sxis scaled in countsM11Y：$FFC2.0,1 ;M11 is Machine Input 1M203X：$C007,0,24S ;Encoder 2 captured-position registerM217X：$C004,17,1 ;Encoder 2 position-capture flag1907=2 ;Capture ENC2 on rising edge of flag1908=0 ;Use HMFL2 to capture ENC2P1=5000 ;5000 counts of ENC2 pe
42、r lugP2=1325 ;cycle when captured*Motion Program Text*OPEN PROG 346 CLEARINC ;Incremental move modeSPLINE1 TA 10 ;Cubic spline seamemnts of 10 msecWHILE(M11=1);Loop once per item as long as input set WHILE(M217=0);Loop until photocell is blocked X(P10);P10 is nominal distance in 10 msec ENDWHILE ;Lo
43、op back to check for trigger again ;Found trigger,so caculate and adjust P3=M203%P1 ;Read captured position of lug conveyor ;and do modulo by counts per lug to find ;out where we are in the lug cycle P4=P3P2 ;Compare to uncorrected position-the ;differences is the error to be made up X(P10+P4/4);Make up first 1/4 of the error in 10 msec X(P10+P4/2);Make up 1/2 of the error in 10 msec X(P10+P4/4);Make up last 1/4 of the error in 10 msecENDWHILE ;Loop back for next item
