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用对比的方法,来了解不同类型伺服系统的基本组成、结构特点与工作原理,是“据理析象”分析伺服系统故障的基础。
进给伺服分类按照控制特点,伺服系统可以分成()闭环伺服系统与开环伺服系统。
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普通型
开环
伺服系统
开环伺服系统可以分成:普通型与反馈补偿型。普通型伺服系统又可以分成串行型与平行型。串行型与平行型的工作原理相同,。两个系统()的主要区别在于控制器不同。串行型采用环行分配器,而平行型采用的是编程器接口。这类伺服系统中,脉冲分配器的失效与驱动器中大功率器件的失效是常见故障成因。
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反馈补偿型开环
伺服系统
反馈补偿型开环伺服系统,实际上是在普通型开环伺服系统上增加了位置误差反馈补偿功能。从它的系统框图(如图所示)上可见,该系统的组成特点是:
主控链路上,以脉冲混合器代换了脉冲分配器;反馈链路由数字正弦/余弦信号发生器、感应同步器、整形电路与电压频率变换器组成。位置误差,是由反馈回路获得并且转换成变频脉冲后,反馈给脉冲混合器的。反馈的变频脉冲与指令脉冲叠加,对控制脉冲数进行了补偿。
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虽然系统组成中采用了具有感应同步器的位置反馈回路,但是与全闭环不同,这个位置环的功能是作位置误差的反馈补偿的,而不是作位置反馈控制的。这类伺服系统中,感应同步器的污染与位置的精确与安装的稳固、反馈电路与电缆连接等问题,又是普通型开环伺服系统所不具有的故障成因。(在以后的系统框图中,将省略电源供给,但是分析时仍然不可忘记电源供给问题!)
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通常,按位置环中位置检测传感器(简称“测位器”)放置位置的不同,闭环伺服系统可以分成半闭环型与全闭环型。按位置环控制信号不同,闭环系统还可以分成幅值型比较式、相位比较式与脉冲比较式三种类型。
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电流内环
速度环
位置环
实际上,闭环涉及的不只是双环,而是“三环”伺服系统。除了数字式控制器外,一般“电流环”是隐含在伺服单元中的“内环”。“双环调速系统”是指电流内环与速度外环。电流内环是不可忽略的环节。
电流内环的反馈补偿调节电流控制驱动单元的整流器的电压输出,从而控制伺服电机的电枢电流大小,使得轴运行速度具有良好的静态与动态特性:当速度指令为阶跃信号时,电流调节器输出其最大饱和值,使电机电枢电流最大而能在加速过程中保持最大转矩和最大速度,从而缩短了启动与制动时间;当运行中电网不稳或欠压时,反馈电流减小而使电流调节器输出立即增大。
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