第十讲ch4伺服驱动系统.1-2

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1、3.6.1磁尺的组成组成：磁性标尺、磁头和检测电路3.6磁尺位置检测装置高精度的位置检测装置，可用于长度和角度的测量工作原理：利用录磁的原理用录磁磁头将按一定周期变化的正弦波或脉冲电信号记录在磁性标尺上，作为测量的基准。检测时,用拾磁磁头将磁性标尺上的磁信号转换成电信号，经过检测电路处理后，用以计量磁头相对磁尺之间的位移量。磁性标尺：表面上录制相等节距周期变化的磁信号3.6.2磁性标尺和磁头磁性标尺分类：按照基体的形状，分为平面实体型磁尺、带状磁尺、线状磁尺和回转型磁尺。(a)实体型磁尺(b)带状磁尺

2、(c)线状磁尺(d)回转型磁尺磁头：进行磁—电转换的器件把反映位置的磁信号检测出来，并转换成电信号输送给检测电路。磁通响应型磁头：利用带可饱和铁芯的磁性调制器原理制成磁路中设有“可饱和铁心”，并在铁心的可饱和段上绕有激磁绕组磁通响应型单拾磁磁头结构(a)磁场分布；(b)磁头结构将高频励磁电流通入励磁绕组时，在磁头上产生磁通Φ1当磁头靠近磁尺时，磁尺上的磁信号产生的磁通Φ0进入磁头铁芯，并被高频励磁电流所产生的磁通Φ1所调制。磁信号的波长（周期）又称节距，用λ表示。3.6.3磁尺的工作原理磁通响应型单

3、拾磁磁头结构(a)磁场分布；(b)磁头结构式中Usc--输出线圈中感应电动势；Um—输出电势峰值λ--磁尺上磁化信号的节距；χ--磁头相对磁尺的位移；ω—输出线圈感应电动势的频率。拾磁线圈中感应电压为：这种调制输出信号跟磁头与磁尺的相对速度无关。Usc1和Usc2是相位相差90°的两列脉冲。哪个导前，取决于磁尺的移动方向。根据两个磁头输出信号的超前或滞后，可确定其移动方向。为了辨别磁头在磁尺上的移动方向，通常采用了间距为（m±1/4）λ的两组磁头（其中m为任意正整数）。i1、i2为励磁电流，其输出电

4、压分别为:实际应用时:为了提高拾磁绕组中感应电势的幅值，常将空间上相距λ的几个磁头的线圈反向串接起来，作为一组拾磁磁头。多间隙磁头3.6.4检测电路根据对磁头上拾磁绕组中感应电势的不同处理方法，可做成鉴相式工作状态和鉴幅式工作状态两种。两种工作状态，都必须设置两个或两组磁头间距为(n±1/4)λ，n是任意整数1.鉴幅测量方式磁头有两组信号输出，将高频载波滤掉后则得到相位差为π/2的两组信号两组磁头相对于磁尺每移动一个节距发出一个正（余）弦信号，经信号处理后可进行位置检测。该方法线路简单，分辨率受录磁节

5、距的限制磁尺鉴幅型检测线路框图2.鉴相测量方式采用相位检测的精度可以大大高于录磁节距λ，并可以通过提高内插脉冲频率以提高系统的分辨率。将一组磁头的励磁信号移相90°，则得到输出电压为:在求和电路中相加，则得到磁头总输出电压为:合成输出电压U的幅值恒定，相位随磁头与磁尺的相对位置χ变化而变。读出输出信号的相位，就可确定磁头的位置。磁尺鉴相型检测线路框图第四章伺服驱动系统数控机床中，伺服指有关的传动或运动参数(主要包括运动的速度、方向和起停位置等)均严格按照数控装置的控制指令实现。数控机床伺服系统:指以机

6、床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称随动系统。是数控装置与机床本体间电传动联系的环节也是数控系统的执行部分。数控机床的性能在很大程度上取决于进给伺服系统的性能。４.１概述一、伺服系统的概念1、作用接受数控装置发出的控制信息，由伺服驱动装置作一定的转换和放大后，经伺服电机（直流、交流伺服电机、功率步进电机等）和机械传动机构，驱动机床的工作台等执行部件完成程序所规定的操作。（1）伺服驱动系统具有放大控制信号的能力（2）根据CNC装置发出的控制信息对机床移动部件的位置和速度进行控制。2、数控

7、机床对进给伺服系统的要求（1）可逆运行可逆运行要求能灵活地正反向运行。在加工过程中，机床工作台处于随动状态，根据加工轨迹的要求，随时实现正向或反向运动。要求在方向变化时，不应有反向间隙和运动损失。从能量角度看，应该实现能量的可逆转换，即在加工运行时，电动机从电网吸收能量改变为机械能；在制动时应把电动机的机械惯性能量变为电能回馈给电网，以实现快速制动。（2）调速范围宽调速范围:最高进给速度和最低进给速度之比。由于加工所用刀具、被加工零件材质以及零件加工要求的变化范围很广，为保证在所有加工情况下都能得到最

8、佳的切削条件和加工质量，要求进给速度能在很大的范围内变化，即有很大的调速范围。目前最先进水平是在脉冲当量或最小设定单位为1μm的情况下，进给速度能在0～240m/min的范围内连续可调。（3）稳定性好稳定性:是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。对伺服系统要求有较强的抗干扰能力，保证进给速度均匀、平稳。稳定性直接影响数控加工的精度和表面粗糙度。（４）快速响应并无超调要求有良好的快速响应特性即要求跟踪指