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伺服驱动器四种控制方式的作用

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伺服驱动器四种控制方式的作用

发布日期:2019-02-03 作者: 点击:

数控机床中伺服驱动器控制按其结构可分成开环控制和闭环(半闭环)控制。如果详细分类,开环控制又可分为普通型和反馈补偿型,闭环(半闭环)控制也可分为普通型和反馈补偿型。

1.闭环控制

伺服电机控制器由于开环控制的精度不能很好地满足机床的要求,为了提高伺服驱动器的控制精度,最根本的办法是采用闭环控制方式。即不但有前身控制通道,而且有检测输出的反馈通道,指令信号与反馈信号比较后得到偏差信号,形成以偏差控制的闭环控制系统。

2.反馈补偿型开环控制

开环系统的精度较低,这是由于伺服驱动器的步距误差、起停误差、机械系统的误差都会直接影响到定位精度。应采用补偿型进行改进,这种系统且有开环与闭环两者的优点,即具有开环的稳定性和闭环的精确性。不会因为机床的谐振频率、爬行、失动等引起系统振荡。反馈补偿型开环控制不需要间隙补偿和螺距补偿。

3.反馈补偿型的半闭环控制

这种伺服驱动器控制补偿原理与开环补偿系统相同,由旋转变压器和感应同步器组成的两套独立的测量系统均以鉴幅方式工作。该系统的缺点是成本高,要用两套检测系统,优点是比全闭环系统调整容易,稳定性好,适合用做高精度大型数控机床的进给驱动。 

4.半闭环控制

对于闭环控制系统,合理的设计可以得到可靠的稳定性和很高的精度,但是直接测量工作台的位置信号需要用如光栅、有磁尺或直线感应同步器等安装、维护要求较高的位置检测装置。通过对传动轴或丝杠角位移的测量,可间接地获得位置输出量的等效反馈信号。由于这部分传动引起的误差不能被闭环系统中不包含从旋转轴到工作台之间的传动链,因此这部分传动引起的误差不能被闭环系统自动补偿,所以称这种由等效反馈信号构成的闭环控制系统为半闭环伺服驱动器,这种控制方式称为半闭环控制方式。

模块化有框架直接驱动伺服电机是近年来发展起来的一种新型安装结构形式,它将无框架电机技术的节省空间与性能优势和有框架电机的便捷安装融为一体。定子框架通过法兰和止口与负载连接,类似有框架电机。转子与负载通过一种新颖的压缩连接结构与负载轴紧密地连接到一起,使电机转子和负载成为整体,消除了电机与负载之间的间隙和柔性,连接刚性得到极大地提高,不再需要像传统电机那样要求惯量匹配,通常允许有250:l的惯量失配,最高可达800:1,使得系统可以获得较高的增益而不会振荡,系统带宽得到极大地提高;电机内没有轴承,利用负载轴的轴承支撑伺服电机转子,类似无框架电机;因电机内没有精密轴承而降低了成本,比有框架电机具有更高的性价比;与无框架电机相比,无需考虑电机结构设计,简化了机械设计和安装;伺服电机可以在任何方向上安装,可以水平安装或竖直安装,但用户需要选择相应的转子负载轴承。 

直接驱动伺服电机与负载的连接主要有两种方式:一种是带有中空轴的有框架电机结构,负载轴直接插入电机的中空轴,或者电机为实心轴结构,负载轴与电机轴通过联轴器连接;另一种是无框架(分装式)电机结构,定子安装在负载的框架上,转子直接安装在负载轴上,使电机转子成为负载的一部分,可以为用户提供十分紧凑的机械设计解决方案。

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