閉環(huán)伺服系統(tǒng)分析

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯閉環(huán)伺服系統(tǒng)分析 一般數(shù)控機(jī)床對(duì)位置伺服系統(tǒng)有如下要求： 1) 定位速度和輪廓切削進(jìn)給速度。 2) 定位精度和輪廓切削精度。 3) 精加工的表面粗糙度。 4) 在外界干擾下的穩(wěn)定性。 這些要求主要取決于伺服系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性。一般對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng)來說，總盼望系統(tǒng)有一個(gè)較小的位置誤差時(shí)，機(jī)床移動(dòng)部件能快速反應(yīng)，即系統(tǒng)有較高的動(dòng)態(tài)精度。下面對(duì)位置掌握系統(tǒng)影響數(shù)控機(jī)床加工要求的幾個(gè)方面作一些簡潔的分析。 一、開環(huán)增益 數(shù)控機(jī)床的位置伺服系統(tǒng)是一個(gè)典型的二階系統(tǒng)。在典型的二階系統(tǒng)中，阻尼系數(shù)， 速度穩(wěn)態(tài)誤差e()=1K，其中K為開環(huán)放大倍數(shù)，工程上也稱作開環(huán)增益。 系

2、統(tǒng)的開環(huán)增益是影響伺服系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)指標(biāo)的重要參數(shù)之一。 一般狀況下，數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的增益取為2030(1/s)。通常把K20范圍的伺服系統(tǒng)稱為低增益或軟伺服系統(tǒng)，多用于點(diǎn)位掌握。而把K20的系統(tǒng)稱為高增益或硬伺服系統(tǒng)，應(yīng)用于輪廓加工系統(tǒng)。 假如為了不影響被加工零件的表面粗糙和精度，盼望階躍響應(yīng)不產(chǎn)生振蕩，即要求取得大一些，開環(huán)增益K就小一些；若從系統(tǒng)的快速件動(dòng)身，盼望選擇小一些，即盼望開環(huán)增益K增加些，同時(shí)K值的增大對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度也能有所提高。因此，對(duì)K值的選取是個(gè)應(yīng)綜合考慮的問題。 二、位置精度 位置伺服掌握系統(tǒng)的位置精度在很大程度上打算了數(shù)控機(jī)床的加工精度。因此位置精度是一個(gè)極為重

3、要的指標(biāo)。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統(tǒng)中開環(huán)放大倍數(shù)的大小，另 一方面是對(duì)位置檢測(cè)元件提出精度的要求。由于在閉環(huán)掌握系統(tǒng)中，對(duì)于檢測(cè)元件本身的誤差和被檢測(cè)量的偏差是很難區(qū)分出來的，反饋檢測(cè)元件的精度對(duì)系統(tǒng)的精度經(jīng)常起著打算性的作用?？梢哉f，數(shù)控機(jī)床（閉環(huán)）的加工精度主要由檢測(cè)系統(tǒng)的精度打算。位移檢測(cè)系統(tǒng)能夠測(cè)量的最小位移量稱做辨別率。辨別率不僅取決于檢測(cè)元件本身，也取決于測(cè)量線路。在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床、尤其是設(shè)計(jì)高精度或大中型數(shù)控機(jī)床時(shí)，必需細(xì)心選用檢測(cè)元件。選擇測(cè)量系統(tǒng)的辨別率或脈沖當(dāng)量， 一般要求比加工精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。 三、調(diào)速范圍 在數(shù)控機(jī)床的加工中，伺服系統(tǒng)為了同時(shí)滿意快

4、速移動(dòng)和單步點(diǎn)動(dòng)，要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。 一個(gè)較好的伺服系統(tǒng)，調(diào)速范圍往往可達(dá)到8001000。當(dāng)今最先進(jìn)的水平是在脈沖當(dāng)量 =1m的條件下，進(jìn)給速度從0240m/min范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。 四、速度誤差系數(shù) 在數(shù)控機(jī)床的位置伺服系統(tǒng)中，對(duì)速度誤差系數(shù)Kv(在數(shù)值上KvK，K為系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)）的要求可由下式給出： 當(dāng)vmax為空行程的最向速度時(shí)，e可規(guī)定得大一些，但在輪廓加工中，e不能任憑設(shè)定，e要掌握在精度要求范圍內(nèi)。過大的誤差e會(huì)直接引起工件的尺寸誤差?？紤]到這一點(diǎn)，提高伺服系統(tǒng)的Kv值是至關(guān)重要的，即Kv愈大，系統(tǒng)的跟隨誤差小，但過大的Kv會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 對(duì)于連續(xù)切削系統(tǒng)要求同時(shí)精確地掌握每個(gè)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的位置與速度，實(shí)際上由于每個(gè)軸的伺服掌握系統(tǒng)存在著穩(wěn)態(tài)誤差，就會(huì)影響坐標(biāo)軸的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和位置的精確性，產(chǎn)生輪廓跟隨誤差，簡稱輪廓誤差。 輪廓誤差是指實(shí)際軌跡與要求軌跡之間的最短距離，用e表示。 五、伺服系統(tǒng)的牢靠性 牢靠度是評(píng)價(jià)牢靠性的主要定量指標(biāo)之一，其定義為：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。對(duì)數(shù)控機(jī)床來說，它的規(guī)定條件是指其環(huán)境條件、工作條件及工作方式等。 數(shù)控機(jī)床常用平均故障(失效)間隔時(shí)間(MTBF