數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)第一頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.1概述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的定義:伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接收數(shù)控單元的位移/速度控制指令,驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)/主軸按照控制指令的要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直接影響移動(dòng)速度、跟蹤精度、定位精度等一系列重要指標(biāo)，是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)。第二頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.1概述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的作用:接受CNC裝置發(fā)出的位移指令信號(hào)，由伺服驅(qū)動(dòng)裝置作一定的轉(zhuǎn)換和放大后，經(jīng)伺服電機(jī)（直流、交流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等）和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)等執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給或快速運(yùn)動(dòng)。第三頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)7.1概述第四頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)7.1概述Umrichter

SIMODRIVE611digitalmitCNC

SINUMERIK840DE/R-ModulNCULeistungsteilBedientafelfront

mitPCU20/50/70Drehstrom-

ServomotorenPeripherie

SIMATICS7-300Drehstrom-

Hauptspindelmotor第五頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.1概述一、數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求有：1．高精度（輸出量能復(fù)現(xiàn)輸入量的精確程度）2．穩(wěn)定性好（抗干擾能力）3．響應(yīng)速度快（系統(tǒng)跟蹤精度）4．電機(jī)調(diào)速范圍寬（最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速比）5．低速大轉(zhuǎn)矩6．可靠性高(對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性)第六頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.1概述二、伺服系統(tǒng)的基本組成比較控制環(huán)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制單元執(zhí)行元件反饋檢測(cè)單元機(jī)床進(jìn)給指令第七頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.1概述三、伺服系統(tǒng)的分類按控制原理和有無檢測(cè)反饋裝置：開環(huán)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)；按其用途和功能：進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；按其驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的動(dòng)作原理：電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電氣伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及直線電機(jī)伺服系統(tǒng)）第八頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.1概述第九頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.1概述閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)位置控制模塊速度控制單元伺服電機(jī)工作臺(tái)

位置檢測(cè)測(cè)量反饋速度檢測(cè)

指令速度環(huán)位置環(huán)第十頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第十一頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日步進(jìn)電機(jī)工作原理按電磁吸引原理工作（以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例）反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的定子上有磁極，每個(gè)磁極上有激磁繞組，轉(zhuǎn)子無繞組，有周向均布的齒，依靠磁極對(duì)齒的吸合工作。7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)定子轉(zhuǎn)子定子繞組第十二頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)AB定子轉(zhuǎn)子IAIBIC兩個(gè)相對(duì)的磁極組成一相。注意：這里的“相”和三相交流電中的“相”的概念不同。步進(jìn)電機(jī)通的是電脈沖，主要是指線圖的聯(lián)接和組數(shù)的區(qū)別。第十三頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的工作方式(通電順序)可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。1）三相單三拍：（1）三相繞組聯(lián)接方式：Y型（2）三相繞組中的通電順序?yàn)椋篈相?

B相?

C相通電順序也可以為：

A相?

C相?

B相

第十四頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)1）三相單三拍工作方式：第十五頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)B'A'CC'BA3412A相通電使轉(zhuǎn)子1、3齒和AA'對(duì)齊B'A'CC'BA3412BB'A'CC'AB相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和B相軸線對(duì)齊CC相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒和C相軸線對(duì)齊3412ABC1324ABC1324A第十六頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)三相單三拍的特點(diǎn)：（1）每來一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30°。（2）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序。（3）每次定子繞組只有一相通電，在切換瞬間失去自鎖轉(zhuǎn)矩，容易產(chǎn)生失步，只有一相繞組產(chǎn)生力矩吸引轉(zhuǎn)子，在平衡位置易產(chǎn)生振蕩。第十七頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)2)三相六拍工作方式通電順序?yàn)椋篈?AB?B?BC?C?CA?A

六拍。第十八頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日通電順序A→AB→B→BC→C→CA→A…（逆時(shí)針）A→AC→C→BC→B→CA→A…（順時(shí)針）每步轉(zhuǎn)過15°，步距角是三相三拍工作方式的一半，特點(diǎn)：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中始終有一相定子繞組通電，運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)。

7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第十九頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日3)雙三拍工作方式定子繞組通電順序?yàn)锳B→BC→CA→AB…（轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）AC→BC→CA→…（轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）有兩對(duì)磁極同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子的兩對(duì)齒進(jìn)行吸引，每步仍旋轉(zhuǎn)30°。特點(diǎn)：始終有一相定子繞組通電，工作比較平穩(wěn)。避免了單三拍通電方式的缺點(diǎn)7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第二十頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日實(shí)際上步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子齒數(shù)很多，齒數(shù)越多，步距角越小7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)為改善運(yùn)行性能，定子磁極上的齒的齒距與轉(zhuǎn)子的齒距相同，但各極的齒依次與轉(zhuǎn)子的齒錯(cuò)開齒距的1／m（m電機(jī)相數(shù)）。每次定子繞組通電狀態(tài)改變時(shí)，轉(zhuǎn)子只轉(zhuǎn)過齒距的1／m（如三相三拍）或1／2m（如三相六拍）達(dá)到新的平衡位置。第二十一頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)齒距的1／m（m電機(jī)相數(shù)）3600/Z第二十二頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日轉(zhuǎn)子40個(gè)齒，若通電為三相三拍，當(dāng)轉(zhuǎn)子齒與A相定子齒對(duì)齊時(shí)，轉(zhuǎn)子齒與B相定子齒相差（3°），與C相定子齒相差（6°）。7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第二十三頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日每給一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過角度的理論值。7.2.2步進(jìn)電機(jī)的主要特性1．步距角α

m—定子相數(shù)；z—轉(zhuǎn)子齒數(shù)；k—通電系數(shù)，

m相m拍，k＝1；m相2m拍，k＝2。

α一般很小，如：3°／1.5°，1.5°／0.75°，0.72°／0.36°等7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第二十四頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日靜態(tài)：步進(jìn)電機(jī)處于通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子處在不動(dòng)狀態(tài)。靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Mj

：在電機(jī)軸上施加一個(gè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩M，轉(zhuǎn)子會(huì)在載荷方向上轉(zhuǎn)過一個(gè)角度θ（失調(diào)角），轉(zhuǎn)子因而受到一個(gè)電磁轉(zhuǎn)矩Mj的作用與負(fù)載平衡。2．矩角特性、最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Mjmax和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mq

7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)矩角特性：步進(jìn)電機(jī)單相通電的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Mj隨失調(diào)角θ的變化曲線。第二十五頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日啟動(dòng)頻率或突跳頻率fq：空載時(shí)，步進(jìn)電機(jī)由靜止突然啟動(dòng)并進(jìn)入不丟步的正常運(yùn)行狀態(tài)所允許的最高頻率。高于啟動(dòng)頻率，將不能正常起動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)的慣頻特性：是指電機(jī)帶動(dòng)純慣性負(fù)載時(shí)啟動(dòng)頻率和負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的關(guān)系。3．啟動(dòng)頻率fq和啟動(dòng)時(shí)的慣頻特性

7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)在帶負(fù)載（尤其是慣性負(fù)載）下的啟動(dòng)頻率比空載要低。第二十六頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日連續(xù)運(yùn)行頻率：步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)后，其運(yùn)行速度能跟蹤指令脈沖頻率連續(xù)上升而不丟步的最高工作頻率。其值遠(yuǎn)大于啟動(dòng)頻率。運(yùn)行矩頻特性：是描述步進(jìn)電機(jī)在連續(xù)運(yùn)行時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運(yùn)行頻率之間的關(guān)系。4．運(yùn)行矩頻特性

7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第二十七頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日步進(jìn)電機(jī)的加減速特性描述步進(jìn)電機(jī)由靜止到工作頻率和由工作頻率到靜止的加、減速過程中，定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率與時(shí)間的關(guān)系。當(dāng)要求步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)到大于啟動(dòng)頻率的工作頻率時(shí)，變化速度必須逐漸上升；從最高工作頻率或高于啟動(dòng)頻率的工作頻率停止時(shí)，變化速度必須逐漸下降。逐漸上升和下降的加速、減速時(shí)間不能過小，否則會(huì)失步或超步。5．加、減速特性

7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第二十八頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日1．根據(jù)相數(shù)分類有三、四、五、六相等，相數(shù)越多，步距角越小，通電方式采用m相m拍、雙m拍和m相2m拍，m相m拍和m相2m拍通電方式中，可采用一/二相、二／三相轉(zhuǎn)換通電，如五相步進(jìn)電機(jī)，五相十拍的二／三相轉(zhuǎn)換方式：AB→ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB7.2.3步進(jìn)電機(jī)的分類

7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第二十九頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日根據(jù)定子與轉(zhuǎn)子間磁場(chǎng)建立方式，可分：反應(yīng)式、永磁反應(yīng)式（混合式）兩類。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)：定子有多相磁極，其上有勵(lì)磁繞組，轉(zhuǎn)子無繞組，用軟磁材料制成，由被勵(lì)磁的定子繞組產(chǎn)生反應(yīng)力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行永磁反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)：定子結(jié)構(gòu)與反應(yīng)式相似，轉(zhuǎn)子用永磁材料制成或有勵(lì)磁繞組、由電磁力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行。2．根據(jù)產(chǎn)生力矩的原理分類

7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第三十頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日可將步進(jìn)電機(jī)分兩類：伺服步進(jìn)電機(jī)功率步進(jìn)電機(jī)伺服步進(jìn)電機(jī)（快速步進(jìn)電機(jī)），輸出力矩在幾十～數(shù)百N·m，只能帶動(dòng)小負(fù)載，加上液壓扭矩放大器可驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)。功率步進(jìn)電機(jī)輸出力矩在5～50N·m以上，能直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)。

3．根據(jù)輸出力矩的大小分類

7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第三十一頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)4．根據(jù)結(jié)構(gòu)分類

步進(jìn)電機(jī)可制成軸向分相式（多段式）徑向分相式（單段式）

第三十二頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制由環(huán)形分配器和功率放大器組成。環(huán)形分配器的主要功能：將數(shù)控裝置送來的一串指令脈沖，按步進(jìn)電機(jī)所要求的通電順序分配給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的各相輸入端，以控制勵(lì)磁繞組的通斷，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行及換向。7.2.4步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配器

7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第三十三頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日1．硬件環(huán)形分配器可由D觸發(fā)器或JK觸發(fā)器構(gòu)成，亦可用專用集成芯片或通用可編程邏輯器件。CNC裝置電源環(huán)形分配器A相驅(qū)動(dòng)B相驅(qū)動(dòng)C相驅(qū)動(dòng)FULL/HALFDIRCLKM7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件環(huán)形分配驅(qū)動(dòng)與數(shù)控裝置的連接第三十四頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日CH250是國(guó)產(chǎn)三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器專用集成電路芯片，通過控制端的不同接法可組成三相雙三拍和三相六拍的工作方式7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)三相六拍接線圖:第三十五頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日2．軟件環(huán)形分配器由數(shù)控裝置中的軟件完成環(huán)形分配，直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)各繞組的通、斷電。用軟件環(huán)形分配器只需編制不同的環(huán)形分配程序，可使線路簡(jiǎn)化，成本下降，可靈活地改變步進(jìn)電機(jī)的控制方案。CNC裝置電源A相驅(qū)動(dòng)B相驅(qū)動(dòng)C相驅(qū)動(dòng)CBAM7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第三十六頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日軟件環(huán)形分配器的設(shè)計(jì)方法:查表法、比較法、移位寄存器法等，常用查表法。7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第三十七頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日以三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配器為例，說明查表法工作原理。

7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第三十八頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)16進(jìn)制第三十九頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)：MOVDPTR，#2A00HMOVR0，#00LOOP：MOVA，R0MOVCA，@A+DPTRMOVP1，ALCALL1000INCR0CJNER0，#06H，LOOPAJMP2100DB01H，03H，02H，06H，04H，05H1000：MOVR3，#FFDT1：MOVR4，#FFDT2：DJNZR4，DT2DJNZR3，DT1RET第四十頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日步進(jìn)電機(jī)的速度控制進(jìn)給脈沖頻率f→定子繞組通電/斷電狀態(tài)變化頻率f→步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速→工作臺(tái)的進(jìn)給速度V。V=60δf7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第四十一頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日作用：

是將環(huán)形分配器或微處理機(jī)送來的弱電信號(hào)變?yōu)閺?qiáng)電信號(hào)，以得到步進(jìn)電機(jī)控制繞組所需要的脈沖電流及所需要的脈沖波形。7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)7.2.5功率放大電路第四十二頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.2.5功率放大電路種類：就其采用的功率放大器件分，有中功率晶體管、大功率晶體管、大功率達(dá)林頓晶體管、可控硅…等；就其工作原理分，有單電壓驅(qū)動(dòng)、高低電壓驅(qū)動(dòng)、恒流斬波、調(diào)頻調(diào)壓、細(xì)分電路等。步進(jìn)電機(jī)有幾相，就需要幾組功率放大電路。7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第四十三頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日1．高低電壓切換驅(qū)動(dòng)電路特點(diǎn)：高壓充電，保證電流以較快的速度上升，

低壓供電，維持繞組中的電流為額定值。7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第四十四頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日2．恒流斬波電路7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第四十五頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)3．調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路第四十六頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日4．細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第四十七頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日根據(jù)磁場(chǎng)產(chǎn)生方式分：他勵(lì)式、永磁式、并勵(lì)式、串勵(lì)式和復(fù)勵(lì)式五種。結(jié)構(gòu)上：有一般電樞式、無槽電樞式、印刷電樞式、繞線盤式和空心杯電樞式等。為避免電刷換向器的接觸，有無刷直流伺服電機(jī)。根據(jù)控制方式分：磁場(chǎng)控制方式、電樞控制方式。7.3.1直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類

7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第四十八頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日在數(shù)控機(jī)床中，進(jìn)給系統(tǒng)常用的直流伺服電機(jī)有：1．小慣性直流伺服電機(jī)因轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小而得名。這類電機(jī)一般為永磁式。小慣量直流電機(jī)最大限度地減小電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，所以能獲得最快的響應(yīng)速度。在早期的數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用得比較多。

7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第四十九頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日2．大慣量寬調(diào)速直流伺服電機(jī)（直流力矩電機(jī)）轉(zhuǎn)子直徑較大，線圈繞組匝數(shù)增加，力矩大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，能在較大過載轉(zhuǎn)矩時(shí)長(zhǎng)時(shí)間工作，因此可直接與絲杠相連，不需中間傳動(dòng)裝置。沒有勵(lì)磁回路的損耗，外型尺寸比類似的其他直流伺服電機(jī)小。特點(diǎn)：能在較低轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行，最低可達(dá)1r／min，甚至0.1r／min。數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用廣泛。

7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第五十頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日3．無刷直流伺服電機(jī)（無整流子電機(jī)）沒有換向器，由同步電機(jī)和逆變器組成，逆變器由裝在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)子位置傳感器控制。實(shí)質(zhì)是一種交流調(diào)速電機(jī)，調(diào)速性能可達(dá)到直流伺服發(fā)電機(jī)的水平，又取消了換向裝置和電刷部件，提高了電機(jī)使用壽命。

7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第五十一頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日直流伺服電機(jī)的調(diào)速原理與方法組成：磁極（定子）、電樞（轉(zhuǎn)子）、電刷與換向片他勵(lì)式直流伺服電機(jī)工作原理：直流電源接在兩電刷間，電流通入電樞線圈，切割磁力線，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第五十二頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日CE—電動(dòng)勢(shì)常數(shù)CT——轉(zhuǎn)矩常數(shù)n—電機(jī)轉(zhuǎn)速n0－電機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速他勵(lì)式直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式Ra—電機(jī)電樞回路總電阻Tm—電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩Ua—電機(jī)電樞端電壓ф—?jiǎng)?lì)磁磁通Ea—電樞繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm=

0,則有第五十三頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日直流電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系稱機(jī)械特性機(jī)械特性是電機(jī)的靜態(tài)特性，是穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)帶動(dòng)負(fù)載的性能，此時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與外負(fù)載相等。電機(jī)轉(zhuǎn)速與理想轉(zhuǎn)速的差Δn，反映了電機(jī)機(jī)械特性硬度，Δn越小，機(jī)械特性越硬。n0TTnDn直流電機(jī)的基本調(diào)速方式有三種:調(diào)節(jié)電阻Ra、調(diào)節(jié)電樞電壓Ua和調(diào)節(jié)磁通Φ的值。7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第五十四頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日電樞電阻調(diào)速不經(jīng)濟(jì)，調(diào)速范圍有限，很少采用。調(diào)節(jié)電樞電壓（調(diào)壓調(diào)速）時(shí)，直流電機(jī)機(jī)械特性為一組平行線，只改變電機(jī)的理想轉(zhuǎn)速n0，保持了原有較硬的機(jī)械特性，所以調(diào)壓調(diào)速主要用于伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的調(diào)速如果Δn值較大，不可能實(shí)現(xiàn)寬范圍的調(diào)速。永磁式直流伺服電機(jī)的Δn值較小，因此，進(jìn)給系統(tǒng)常采用永磁式直流電機(jī)。7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第五十五頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日調(diào)節(jié)磁通（調(diào)磁調(diào)速）不但改變了電機(jī)的理想轉(zhuǎn)速，而且使直流電機(jī)機(jī)械特性變軟，所以調(diào)磁調(diào)速主要用于機(jī)床主軸電機(jī)調(diào)速。7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第五十六頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.3.3直流伺服電機(jī)速度控制單元的調(diào)速控制方式直流電機(jī)速度控制單元常采用的調(diào)速方法：晶閘管（可控硅）調(diào)速系統(tǒng)晶體管脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)速系統(tǒng)。7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第五十七頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日1．晶閘管調(diào)速系統(tǒng)7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制速度控制電壓電樞電壓第五十八頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日U*n速度調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器觸發(fā)脈沖發(fā)生器可控硅整流器電流反饋速度反饋電流檢測(cè)編碼器電機(jī)+-UnInI*n+-US直流雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第五十九頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日主回路：二組反并接，分別實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)原理：三相整流器，由二個(gè)半波整流電路組成。每部分內(nèi)又分成共陰極組（11、13、15）和共陽極組（12、14、16）。為構(gòu)成回路，共陰極組和共陽極組中必須各有一個(gè)可控硅同時(shí)導(dǎo)通。只要改變可控硅觸發(fā)角（即改變導(dǎo)通角），就能改變可控硅的整流輸出電壓，從而改變直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速。7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第六十頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日2．PWM調(diào)速控制系統(tǒng)控制電路簡(jiǎn)單，不需附加關(guān)斷電路，開關(guān)特性好。廣泛應(yīng)用中、小功率直流伺服系統(tǒng)周期不變脈寬脈寬脈寬脈寬平均直流電壓Uωt周期不變7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第六十一頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日直流電機(jī)電壓的平均值:

T—脈沖周期，Ton—導(dǎo)通時(shí)間7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第六十二頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日脈寬調(diào)制（PWM）系統(tǒng)組成：速度調(diào)節(jié)器電流反饋脈寬調(diào)制基極驅(qū)動(dòng)功放振蕩器

電流調(diào)節(jié)器M速度指令

三相交流電整流速度反饋UsrUSCU△Ub7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第六十三頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日脈寬調(diào)制器作用：將電壓量轉(zhuǎn)換成可由控制信號(hào)調(diào)節(jié)的矩形脈沖，為功率晶體管的基極提供一個(gè)寬度可由速度指令信號(hào)調(diào)節(jié)的脈寬電壓。組成：調(diào)制信號(hào)發(fā)生器（三角波和鋸齒波兩種）和比較放大器。原理：以三角波發(fā)生器為例介紹7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第六十四頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日R1+12VUSCR1R3R2+-12VUSrU△-USr

–速度指令轉(zhuǎn)化過來的直流電壓U△-三角波USC-脈寬調(diào)制器的輸出（USr+U△）調(diào)制波形圖ttUSr+U△+U

Sroo-U

SrttUSr為正時(shí)USr為負(fù)時(shí)USr+U△ttUSr為0時(shí)調(diào)制出正負(fù)脈寬一樣方波平均電壓為0調(diào)制出脈寬較寬的波形平均電壓為正調(diào)制出脈寬較窄的波形平均電壓為負(fù)7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第六十五頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日開關(guān)功率放大器是脈寬調(diào)制速度單元的主回路結(jié)構(gòu)：有兩種形式：H型（橋式）、T型。每種電路又有單極性工作方式和雙極性工作方式，各種不同的工作方式又可組成可逆開關(guān)放大電路和不可逆開關(guān)放大電路

。可逆H型雙極式PWM開關(guān)功率放大器為例7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第六十六頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日可逆H型雙極式PWM開關(guān)功率放大器USABD1D2D3D4MT1T2T4T3UdUABUb2Ub3OttUb1Ub4Ot1TUS-USOttidid1id2id1id2O7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第六十七頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日USABD1D2D3D4MT1T2T4T3UdUABUb2Ub3OttUb1Ub4Ot1TUS-USOttidid1id2id1id2O電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止：由正、負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓脈沖寬窄定。當(dāng)正脈沖較寬時(shí)，即t1>T/2，平均電壓為正，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)正脈沖較窄時(shí)，t1<T/2，平均電壓為負(fù)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；正負(fù)脈沖寬度相等，t1=T/2，平均電壓為零，電機(jī)停轉(zhuǎn)。電機(jī)速度的改變：電樞平均電壓UAB越大轉(zhuǎn)速越高。UAB由驅(qū)動(dòng)電壓脈沖寬度決定。7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制第六十八頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日電刷和換向有磨損，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花；換向器由多種材料制成，制作工藝復(fù)雜；電機(jī)最高速度受限制；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，所以在使用上受到一定的限制。7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)直流電機(jī)缺點(diǎn)：第六十九頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.4.1交流伺服電機(jī)的分類與特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用的交流電機(jī)一般都為三相。分：異步型和同步型交流伺服電機(jī)。從建立所需氣隙磁場(chǎng)的磁勢(shì)源來說，同步型交流電機(jī)分：電磁式及非電磁式兩大類。非電磁式有磁滯式、永磁式和反應(yīng)式多種。7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第七十頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日永磁式同步電機(jī)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠效率高；缺點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)特性欠佳。與直流電機(jī)比：外形尺寸、重量、轉(zhuǎn)子慣量大幅減小與異步交流伺服電機(jī)相比：效率高、體積小。7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第七十一頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日異步型交流伺服電機(jī)與同容量的直流電機(jī)相比：優(yōu)點(diǎn)：重量輕，價(jià)格便宜；缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)速受負(fù)載的變化影響較大，不能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)范圍較廣的平滑調(diào)速，故異步型交流伺服電機(jī)用在主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第七十二頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日VSVS脈沖編碼器轉(zhuǎn)子定子接線盒定子三相繞組1．永磁式交流同步電機(jī)結(jié)構(gòu)：電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和檢測(cè)元件組成7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第七十三頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日永磁式交流同步電機(jī)工作原理和性能nr＝ns＝60f1／p

ns—同步轉(zhuǎn)速，θ—轉(zhuǎn)子磁極的軸線與定子磁極的軸線夾角，nr—轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，f1—交流電源頻率（定子供電頻率），p—定子和轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)

nSNns

nr

θ

S7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第七十四頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日2．交流主軸電機(jī)(異步型交流伺服電機(jī))定子三相繞組通三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)體，導(dǎo)體感應(yīng)電流與定子磁場(chǎng)相作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速nr為

ns—同步轉(zhuǎn)速，f1—交流電源頻率（定子供電頻率）s—轉(zhuǎn)差率，s=(ns－nr)/ns，p—極對(duì)數(shù)7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第七十五頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.4.3交流伺服電機(jī)的變頻調(diào)速nr＝ns＝60f1／p

由上兩式可見，只要改變交流伺服電機(jī)的供電頻率f1，即可改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，所以交流伺服電機(jī)調(diào)速應(yīng)用最多的是變頻調(diào)速。變頻調(diào)速的主要環(huán)節(jié)是：為交流電機(jī)提供變頻電源的變頻器。變頻器分：交——交變頻交——直——交變頻7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第七十六頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日交——交變頻：利用可控硅整流器直接將工頻交流電（頻率50Hz）變成頻率較低的脈動(dòng)交流電，正組輸出正脈沖，反組輸出負(fù)脈沖，脈動(dòng)交流電的基波是所需的變頻電壓。該方法所得的交流電波動(dòng)比較大，且最大頻率即為變頻器輸入的工頻電壓頻率。7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第七十七頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日交—直—交變頻：先將交流電整流成直流電，然后將直流電壓變成矩形脈沖波電壓，矩形脈沖波的基波是所需的變頻電壓。該調(diào)頻方式所得交流電的波動(dòng)小，調(diào)頻范圍比較寬，調(diào)節(jié)線性度好。7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第七十八頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日數(shù)控機(jī)床常采用交—直—交變頻調(diào)速。在交—直—交變頻中：根據(jù)中間直流電壓是否可調(diào)分：中間直流電壓可調(diào)PWM逆變器、中間直流電壓固定的PWM逆變器；根據(jù)中間直流電路儲(chǔ)能元件是大電容還是大電感分：電壓型逆變器、電流型逆變器SPWM（正弦波PWM）變頻器是目前應(yīng)用最廣、最基本的一種交—直—交型電壓型變頻器，在交流調(diào)速系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第七十九頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日SPWM變壓變頻器調(diào)制原理（以單相為例）正弦脈寬調(diào)制（SPWM）波形:與正弦波等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖波。等效原理：把正弦波分成n等分，每一區(qū)間面積用與其相等的等幅不等寬的矩形面積代替。正弦波的正負(fù)半周均如此處理。uωtωtuOOa)b)7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第八十頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日SPWM控制波的生成:正弦波—三角波調(diào)制Q：電壓比較器UR：由指令脈沖轉(zhuǎn)換來的UΔ：三角波發(fā)生器電路原理示意圖

7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第八十一頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日指令脈沖轉(zhuǎn)換來的信號(hào)三相SPWM控制電路框圖

7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第八十二頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日整流器將三相工頻交流電變成直流電逆變器將整流電路輸出的直流電壓逆變成三相交流電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行

主回路7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第八十三頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日uAuBuΔ

ωtuC50HzD1D2D3D4D5D6D6D8D9D10D11T1T2T3T4T5T6uB1uB2uB3uB4uB5uB6uAuPu0AuΔ

uA:由指令脈沖轉(zhuǎn)換來的指令脈沖轉(zhuǎn)換來的信號(hào)①

②

③

④

7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第八十四頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.4.4交流伺服電機(jī)的矢量控制矢量控制(磁場(chǎng)定向控制)是德國(guó)F．Blasche于1971年提出的。交流伺服電機(jī)可以利用SPWM進(jìn)行矢量變頻調(diào)速控制，使得交流調(diào)速獲得如同直流調(diào)速同樣優(yōu)良的理想性能。經(jīng)過30多年的工業(yè)實(shí)踐的考驗(yàn)、改進(jìn)和提高，目前廣泛應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中。7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第八十五頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日1．矢量控制的基本原理交流電機(jī)矢量控制的基本思想：利用“等效”概念，將三相交流電機(jī)輸入的電流（矢量）變換為等效的直流電機(jī)中彼此獨(dú)立的勵(lì)磁電流和電樞電流（標(biāo)量），建立起交流電機(jī)的等效數(shù)學(xué)模型，然后通過對(duì)這兩個(gè)量的反饋控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制；再通過相反的變換，將被控制的等效直流電機(jī)還原為三相交流電機(jī)，那么三相交流電機(jī)的調(diào)速性能就完全體現(xiàn)了直流電機(jī)的調(diào)速性能。等效變換的準(zhǔn)則：變換前后必須產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第八十六頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日2．矢量控制的等效過程（1）三相/二相變換將三相交流電機(jī)變換為等效的二相交流電機(jī)以及與其相反的變換。采用的方法：把異步電動(dòng)機(jī)的A、B、C三相坐標(biāo)系的交流量變換為α-β兩相固定坐標(biāo)系的交流量

（2）矢量旋轉(zhuǎn)變換將二相交流電機(jī)變換為等效的直流電機(jī)。

7.4交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng)第八十七頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.5.1直線電機(jī)的特點(diǎn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)采用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，與原旋轉(zhuǎn)電機(jī)傳動(dòng)方式的最大區(qū)別是：取消了從電機(jī)到工作臺(tái)（拖板）之間的機(jī)械中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，即把機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零，故這種傳動(dòng)方式稱為“直接驅(qū)動(dòng)”，也稱“零傳動(dòng)”。直接驅(qū)動(dòng)避免了絲杠傳動(dòng)中的反向間隙、慣性、摩擦力和剛性不足等缺點(diǎn)。7.5直線電機(jī)及其在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用簡(jiǎn)介第八十八頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.5直線電機(jī)及其在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用簡(jiǎn)介第八十九頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.5.2直線電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和分類感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)電機(jī)演變?yōu)橹本€電機(jī)的過程7.5直線電機(jī)及其在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用簡(jiǎn)介第九十頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日由永磁旋轉(zhuǎn)電機(jī)演變?yōu)橹本€電機(jī)的過程

7.5直線電機(jī)及其在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用簡(jiǎn)介第九十一頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日旋轉(zhuǎn)電機(jī)演變?yōu)閳A筒型直線電機(jī)的過程

7.5直線電機(jī)及其在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用簡(jiǎn)介第九十二頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日弧型直線電機(jī)

圓盤型直線電機(jī)

7.5直線電機(jī)及其在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用簡(jiǎn)介第九十三頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日直線電機(jī)的基本工作原理

直線電機(jī)不僅在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于是從旋轉(zhuǎn)電機(jī)演變而來的，而且其工作原理也與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相似。7.5直線電機(jī)及其在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用簡(jiǎn)介第九十四頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)是位置隨動(dòng)系統(tǒng)，需要對(duì)位置和速度進(jìn)行精確控制，通過對(duì)位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)的控制來實(shí)現(xiàn)。7.6位置控制

第九十五頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日根據(jù)對(duì)位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)的控制是軟件還是硬件來實(shí)現(xiàn)，可將伺服系統(tǒng)分為：混合式伺服系統(tǒng)和全數(shù)字式伺服系統(tǒng)?；旌鲜剿欧到y(tǒng)通過軟件實(shí)現(xiàn)位置環(huán)控制，通過硬件實(shí)現(xiàn)速度環(huán)和電流環(huán)的控制，是一種軟硬結(jié)合、數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)結(jié)合的混合系統(tǒng)。對(duì)于混合式伺服系統(tǒng)，根據(jù)位置比較方式的不同，分為：數(shù)字脈沖比較伺服系統(tǒng)、相位比較伺服系統(tǒng)、幅值比較伺服系統(tǒng)。7.6位置控制全數(shù)字伺服系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)的控制，即系統(tǒng)中的控制信息全用數(shù)字量處理。第九十六頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.6.1相位比較伺服系統(tǒng)特點(diǎn)：將指令脈沖信號(hào)和位置檢測(cè)反饋信號(hào)都轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的同頻率的某一載波的不同相位的脈沖信號(hào)，在位置控制單元進(jìn)行相位比較，相位差反映了指令位置與實(shí)際位置的偏差。相位比較伺服系統(tǒng)的位置檢測(cè)元件采用旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器或磁柵，這些裝置工作在相位工作狀態(tài)。7.6位置控制第九十七頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日采用感應(yīng)同步器作為位置檢測(cè)元件的相位比較伺服系統(tǒng)原理框圖7.6位置控制第九十八頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日脈沖調(diào)相器作用：通過對(duì)基準(zhǔn)脈沖f0進(jìn)行分頻，產(chǎn)生基準(zhǔn)脈沖信號(hào)Pθ0，由Pθ0形成感應(yīng)同步器正、余弦勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁信號(hào)Ps、Pc，Ps、Pc的頻率與Pθ0頻率相同，感應(yīng)電壓Ud的相位θf隨工作臺(tái)的移動(dòng)而相對(duì)于基準(zhǔn)相位θ0有超前或滯后；通過對(duì)指令脈沖Fc的加、減，再通過分頻產(chǎn)生相位超前或滯后于Pθ0的指令相位脈沖Pθc。7.6位置控制第九十九頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.6位置控制第一百頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日數(shù)字移相的工作原理:設(shè)分頻器由4個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)觸發(fā)器T0～T3組成，分頻數(shù)m＝24＝16，即每輸入16個(gè)脈沖產(chǎn)生一個(gè)溢出脈沖信號(hào)。

7.6位置控制第一百零一頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日7.6位置控制第一百零二頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日分頻數(shù)m＝16，則每個(gè)指令脈沖產(chǎn)生了360°／16＝22.5°的相移；m＝2000，則每個(gè)指令脈沖產(chǎn)生了360°／2000＝0.18°的相移；7.6位置控制例如:δ＝0.001mm，感應(yīng)同步器節(jié)距2τ＝2mm，則單位脈沖所對(duì)應(yīng)的相移角＝？此時(shí)分頻數(shù)m＝360°／0.18°＝2000，分頻器輸入的基準(zhǔn)脈沖頻率將是勵(lì)磁頻率的m倍。若本例感應(yīng)同步器勵(lì)磁頻率取10kHz，分頻系數(shù)2000，則基準(zhǔn)頻率f0＝2000×10kHz＝20MHz。δ×360°／2τ＝0.00l×360°／2＝0.18°第一百零三頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日基準(zhǔn)分頻通道輸出兩路頻率和幅值相同、相位差90°的電壓信號(hào)，以供給感應(yīng)同步器滑尺的正、余弦繞組勵(lì)磁。實(shí)現(xiàn)：最后一級(jí)觸發(fā)器的輸入脈沖相差180°，經(jīng)2分頻后，輸出的脈沖信號(hào)Ps、Pc相位互差90°。

7.6位置控制第一百零四頁，共一百一十三頁，2022年，8月28日鑒相器（相位比較器）作用：鑒別指令信號(hào)與反饋信號(hào)的相位，判別兩者之間的相位差及其相位超前、滯后的關(guān)系，并把它變成相應(yīng)的誤差電壓信號(hào)作為速度單元的輸入信號(hào)。鑒相器的結(jié)構(gòu)形式很多，根據(jù)信號(hào)波形的不同，常用的鑒相器有兩種類型：二極管型鑒相器（變壓器型）