淺談伺服電機(jī)系統(tǒng)的重要功能

　　數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī)系統(tǒng)重要的功能是保證輸出的速度和距離準(zhǔn)確付制輸入要求。為了保證實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)基本包括電流控制環(huán)，速度控制環(huán)和位置控制環(huán)三環(huán)控制的系統(tǒng)。電流環(huán)保證伺服系統(tǒng)的電流在動(dòng)態(tài)時(shí)為更佳波形; 速度環(huán)和位置環(huán)保證伺服電機(jī)系統(tǒng)在任何時(shí)刻的輸出速度和位置準(zhǔn)確付制輸入信號(hào)要求的速度和位置。評(píng)估伺服系統(tǒng)往往從系統(tǒng)的靜特性、動(dòng)特性出發(fā)，具體性能進(jìn)行評(píng)估如下。

　　系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的分析

　　系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是描述系統(tǒng)在輸入的作用下，輸出隨時(shí)間變化的情況。速度和電流控制系統(tǒng)，有數(shù)字和模擬兩種控制方法，可分別采用離散和連續(xù)的數(shù)學(xué)方法分析。工程上為了簡(jiǎn)化分析，根據(jù)香農(nóng)定理，選擇數(shù)字系統(tǒng)的采樣頻率f0，數(shù)字系統(tǒng)信號(hào)頻譜中的高頻率為fmax。這樣系統(tǒng)就可以按連續(xù)系統(tǒng)，用拉普拉斯傳遞函數(shù)的方法分析。

　　對(duì)輸出特性的要求

　　它是指被控制的伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的靜特性，根據(jù)這個(gè)特性，判斷在要求的速度范圍內(nèi)是否具有足夠的輸出轉(zhuǎn)矩以帶動(dòng)負(fù)載。是否有足夠的過載倍數(shù)使機(jī)械負(fù)載啟動(dòng)。一般伺服電機(jī)以轉(zhuǎn)矩作為主要參數(shù)。連續(xù)工作的轉(zhuǎn)矩不得超過連續(xù)工作區(qū)。在起制動(dòng)及加減速時(shí)不得超過斷續(xù)工作區(qū)。為了能反向和在制動(dòng)下工作，伺服系統(tǒng)還需要具有四象限工作的特性。

　　速度環(huán)經(jīng)常采用的兩種控制方式

　　為了分析速度系統(tǒng)，把電流環(huán)近似為1; 由于伺服電機(jī)的軸端施加負(fù)載，沈陽(yáng)車床數(shù)控改造，所以伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性受阻尼和慣性負(fù)載的影響。為了提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，PID算法是工程上經(jīng)常采用的方法，速度環(huán)經(jīng)常采用的有PI和IP兩種控制方式。本質(zhì)上，PI與IP都是比例—積分的關(guān)系。但PI控制軟件處理的順序是先比例、后積分，著重于比例; 而IP控制軟件處理的順序是先積分、后比例，著重于積分。

       1、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的改造方案

　　同主軸伺服系統(tǒng)的改造方案類似，根據(jù)使用需求，可以不保留原驅(qū)動(dòng)裝置和電機(jī)，采用交流數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)替代;也可保留原驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如狀態(tài)良好的交流模擬伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

      2、閉環(huán)控制檢測(cè)裝置的改造方案

　　對(duì)于舊機(jī)床的感應(yīng)同步器/尺，可用圓光柵和光柵尺加以替代，選型時(shí)注意檢測(cè)元件與系統(tǒng)之間接口信號(hào)的一致性，方波信號(hào)或電壓信號(hào)。若保留老的電流信號(hào)的光柵尺，車床數(shù)控改造聯(lián)系電話，則需加裝電流信號(hào)到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，才能與新系統(tǒng)匹配，因?yàn)樾孪到y(tǒng)大多不支持電流信號(hào)。

   刀具參考點(diǎn)

   數(shù)控車床的機(jī)床零點(diǎn)M，工件零點(diǎn)W，參考點(diǎn)R以及刀具參考點(diǎn)： 刀具安裝點(diǎn)E 和刀架安裝點(diǎn)N 。刀具安裝點(diǎn)E 設(shè)在刀柄的某個(gè)固定位置上，它的存在使在機(jī)床外測(cè)量刀具尺寸成為可能。所測(cè)值輸入到數(shù)控系統(tǒng)中的刀具數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中，車床數(shù)控改造廠家地址，刀具長(zhǎng)度用正坐標(biāo)或L 坐標(biāo)表示， 刀尖的不重合性或刀尖半徑用X 及R 或Q 坐標(biāo)表示。與刀具安裝點(diǎn)相對(duì)應(yīng)， 在刀架上有一個(gè)刀架安裝點(diǎn)N ， 當(dāng)把刀具或刀柄裝入刀架時(shí)( 如轉(zhuǎn)塔刀架) ， 刀具安裝點(diǎn)與刀架安裝點(diǎn)相重合。刀具參考點(diǎn)對(duì)刀具安裝是很重要的， 在加工前必須把刀具數(shù)據(jù)( 即刀具長(zhǎng)L 和半徑R等) 輸入給數(shù)控裝置并存儲(chǔ)起來。對(duì)于車刀要測(cè)量長(zhǎng)度L 及橫向距離Q 。對(duì)于銑刀要測(cè)量長(zhǎng)度L 及半徑R 。

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