文档介绍：第三节闭环伺服系统
一、概述
第四章进给伺服系统
——将检测元件检测到的位置信号进行处理,
以形成位置反馈信号。
——完成指令信号与反馈信号的比较等。
——功率放大,以驱动伺服元件。
——将电信号转换成机械运动。
(一) 系统组成
指令信号
比较环节
伺服驱动
伺服电机
位置检测单元
反馈信号
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第四章进给伺服系统
全闭环精度高,但结构复杂、成本高,调试维修困难,适于大型精密数控系统。
半闭环精度较全闭环差些,但结构简单,造价低且
便于调整。
交流伺服
直流伺服
数字伺服
(二) 闭环伺服系统分类
具有较高精度、速度、和动态特性
定位与控制精度高,速度快,稳定性好,有故
障自诊断和报警功能
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第四章进给伺服系统
1) 可靠性高、抗干扰能力强
2) 精度、速度满足要求
3) 对环境的适应性强,维护方便
4) 成本低、寿命长
5) 便于与数控系统联接
(三) 闭环伺服系统常用的检测元件
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第四章进给伺服系统
从检测的信号分
直线型
回转型
从传感器
输出信号分
模拟式
数字式
直线感应同步器、长光栅、长磁栅、激光干涉仪
旋转变压器、圆感应同步器、
圆光栅、圆磁栅、编码盘
光栅检测装置、脉冲编码盘
旋转变压器、感应同步器
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第四章进给伺服系统
感应同步器——抗干扰能力强,对环境要求低,维护简单、
价格低,寿命较长,具有一定精度、应用较广。
光栅——抗干扰能力强,高分辨率、大量程、测量精度高、
应用广泛,但成本较高,制造工艺要求高。
磁栅——抗干扰能力强,对环境条件要求低,安装调整方便,精度高,但存在磁信号的稳定性,磁头磨损等问题,有应用。
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第四章进给伺服系统
旋转变压器——抗干扰能力强、工作可靠、结构简单、动作灵敏、信号输出幅度大,对环境无特殊要求,维护方便,应用广泛。
脉冲编码盘——工作可靠、精度高,结构紧凑、成本低,是精密数字控制和伺服系统中常用的角位移数字式检测元器件,但抗污染能力差,易损坏。
激光干涉仪——精度很高,但抗震性、抗干扰能力差,价格较贵,应用较少。
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第四章进给伺服系统
旋转变压器
旋转变压器按照互感原理工作定子绕组上分别加上交变励
磁电压当转子旋转时,通过电磁耦合,转子绕组内产生感
应电势——感应电压.
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4. 检测元件工作原理
第四章进给伺服系统
Us,Uc为定子正弦、余弦绕组上的激磁电压,k为变压比,即定子绕组与转子绕组的匝数比W1/W2。
旋转变压器
U’=kUsSinθ或 U’=osθ
第四章进给伺服系统
旋转变压器作为位置检测装置有两种应用方式:
鉴相方式和鉴幅方式。
在旋转变压器定子的两相正交绕组,又称为正弦
和余弦绕组上,分别加上幅值相等、频率相同的
正弦、余弦激磁电压
Us=Umsinωt Uc=Umcosωt
旋转变压器的应用
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旋转变压器的应用
第四章进给伺服系统
转子旋转后,两个激磁电压在转子绕组中产生的
感应电压线性叠加得总感应电压为:
U=kUssin θ+os θ
=kUmcos(ωt-θ)
由上式可知感应电压的相位角就等于转子的机
械转角θ。因此只要检测出转子输出电压的相位角
,就知道了转子的转角,而且旋转变压器的转子
是和伺服电机或传动轴连接在一起的,从而可以求
得执行部件的角位移。
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