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数控系统伺服电机控制技术发展动向

lj7071  发表于 2007/3/23 5:27:37      719 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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现代电机控制理论发展使机床数控伺服系统实现交流化、数字化、智能化机床数控系统中,常用的伺服电机和控制系统有::   

    一、开环控制系统

    采用步进电机作为驱动器件,无须位置和速度检测器件,也没有反馈电路,控制电路简单,价格低廉。步进电机和普通电机的区别主要就在于它的脉冲控制,正是这个特点,步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。不过步进电机在控制的精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统的闭环控制的直流伺服电动机。在精度不是需要特别高的场合就可以使用步进电机,步进电机可以发挥其结构简单、可靠性高和成本低的特点。

    二、半闭环和闭环位置控制系统

    采用直流伺服电机或交流伺服电机作为驱动部件,可以采用内装于电机内的脉冲编码器,无刷旋转变压器或测速发电机作为位置/速度检测器件来构成半闭环位置控制系统,也可以采用直接安装在工作台的光栅或感应同步器作为位置检测器件,来构成高精度的全闭环位置控制系统。

    70年代,美国GATTYS公司发明了机床用直流力矩伺服电机,从此各国数控机床开始大量采用直流伺服电机驱动。开环系统逐渐由闭环系统取代。以直流伺服电机作为驱动器件的直流伺服系统,控制电路比较简单,价格较低。其主要缺点是直流伺服电机内部有机械换向装置,碳刷易磨损,维修工作量大,运行时易起火花,给电机的转速和功率的提高带来较大的困难。交流异步电机虽然价格便宜、结构简单,但早期由于控制性能差,所以很长时间没有在数控系统上得到应用。随着电力电子技术和现代电机控制理论的发展,1971年,德国西门子的Blaschke发明了交流异步机的矢量控制法;1980年,德国人Leonhard为首的研究小组在应用微处理器的矢量控制的研究中取得进展,使矢量控制实用化。从70年代末,数控机床逐渐采用异步电机为主轴驱动电机。

    如果把直流电机结构进行“里翻外”的处理,即把电枢绕组装在定子,转子为永磁部分,并以转子轴上的编码器测出磁极位置控制电子开关进行电子换相,这就构成了永磁无刷直流电机。这种交流伺服电机具有良好的伺服性能。从80年代开始,逐渐应用在数控系统的进给驱动装置上
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