直流伺服驱动系统与交流伺服驱动系统
20世纪70年代和80年代初,数控机床大多采用直流伺服驱动。直流大惯量伺服电机具有良好的宽调速性能。输出转矩大,过载能力强,而且,由于电机惯性与机床传动部件的惯量相当,构成闭环后易于调整。而直流中小惯量伺服电机及其大功率晶体管脉宽调制驱动装置,比较适应数控机床对频繁启动、制动,以及快速定位、切削的要求。但直流电机一个最大的特点是具有电刷和机械换向器,这限制了它向大容量、高电压、高速度方向的发展,使其应用受到限制。
进入20世纪80年代,交流电机调速控制技术取得了突破性进展,交流伺服驱动系统的最大优点是交流电机容易维修,制造简单,易于向大容量、高速度方向发展,适合于在较恶劣的环境中使用。同时,从减少伺服驱动系统外形尺寸和提高可靠性角度来看,采用交流电机比直流电机将更合理。
按反馈比较控制分类的伺服系统
(1)脉冲、数字比较伺服系统该系统是闭环伺服系统中的一种控制方式。机床它是将数控装置发出的数字(或脉冲)指令信号与检测装置测得的以数字(或脉冲)形式表示的反馈信号直接进行比较,以求得位置误差,实现闭环控制。机床脉冲、数字比较伺服系统结构简单,容易实现,整机工作稳定.在一般数控伺服系统中应用十分普遍。
(2)相位比较伺服系统
在相位比较伺服系统中,位置检测装置采取相位工作方式,指令信号与反馈信号都变成某个载波的相位,然后通过两者相位的比较,获得实际位置与指令位置的偏差,实现闭环控制。
相位伺服系统适用于感应式检测元件(如旋转变压器,感应同步器)的工作状态,可得到满意的精度。机床此外由于载波频率高,响应快,抗干扰性强,很适合于连续控制的伺服系统。
(3)幅值比较伺服系统
幅值比较伺服系统是以位置检测信号的幅值大小来反映机械位移的数值,并以此信号作为位置反馈信号,一般还要将此幅值信号转换成数字信号才与指令数字信号比较,从而获得位置偏差信号构成闭环控制系统。
在以上三种伺服系统中,相位比较和幅值比较系统从结构上和安装维护上都比脉冲、数字比较系统复杂、要求高。机床所以一般情况下脉冲、数字比较伺服系统应用得最广泛,而相位比较系统要比幅值比较系统应用普遍。
(4)全数字伺服系统
随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展,数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统,使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。
位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化,软件数字便用灵活,柔性好。机床数字伺服系统还采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施,使控制精度和品质大大提高。
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