直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)介紹

直流主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器有可控硅調(diào)速和脈寬調(diào)制PWM調(diào)速兩種形式。由于脈寬調(diào)制PWM調(diào)速具有很好的調(diào)速性能,，因而在對(duì)靜動(dòng)態(tài)性能要求較高的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置上曾***使用,。而三相全控可控硅調(diào)速裝置則適于大功率應(yīng)用場(chǎng)合。

從原理上說(shuō),，直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與通常的直流調(diào)速系統(tǒng)無(wú)本質(zhì)的區(qū)別,，決定了直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

① 調(diào)速范圍寬。采用直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床通常只設(shè)置高,、低兩級(jí)速度的機(jī)械變速機(jī)構(gòu),，就能得到全部的主軸變換速度，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速,，因此,，它具有較寬的調(diào)速范圍。

② 直流主軸通常采用全封閉的結(jié)構(gòu)形式,，可以在有塵埃和切削液飛濺的工業(yè)環(huán)境中使用,。

③ 主軸電動(dòng)機(jī)通常采用特殊的熱管冷卻系統(tǒng)，能將轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量迅速向外界發(fā)散,。此外,，為了使發(fā)熱*小，定子往往采用獨(dú)特附加磁極,，以減小損耗,，提率。

④ 直流主軸驅(qū)動(dòng)器主回路一般采用晶閘管三相全波整流,，以實(shí)現(xiàn)四象限的運(yùn)行,。

⑤ 主軸控制性能好。為了便于與數(shù)控系統(tǒng)的配合,，主軸伺服器一般都帶有D/A轉(zhuǎn)換器,、“使能”信號(hào)輸入、“準(zhǔn)備好”輸出,、輸出,、轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩顯示輸出等信號(hào)接口。

⑥ 純電氣主軸定向準(zhǔn)停控制功能,。無(wú)需機(jī)械定位裝置,，進(jìn)一步縮短了定位時(shí)間。

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伺服驅(qū)動(dòng)器維修分主板（又叫CPU板）,、驅(qū)動(dòng)板和主回路維修三大塊,，主板維修**難，除了早期的直流伺服和部分交流伺服驅(qū)動(dòng)器采用模擬電路做主板電路外,，絕大部分伺服驅(qū)動(dòng)器采用DSP為主的數(shù)字電路做主板控制**電路,，所以伺服驅(qū)動(dòng)器的主板集成度非常高，元件很小很密,，電路一般有很厚的涂層保護(hù)膜,，這些對(duì)維修工程師的動(dòng)手能力和判斷能力是一個(gè)很大的考驗(yàn)，一般維修過(guò)程是先通過(guò)**等溶劑溶解涂層后再做電路**,，DSP元件資料獲取成了能否修復(fù)主板的關(guān)鍵,，如果有完整DSP資料，維修工程師可以大概理清楚該伺服主板的晶振,、上電復(fù)位流程和各種I/O,、A/D、D/A的工作狀態(tài),，這樣在主要方向確認(rèn)的基礎(chǔ)上再分析**電路成功的幾率就很高了杭州三菱伺服驅(qū)動(dòng)器性價(jià)比好上海持承自動(dòng)化設(shè)備有限公司主營(yíng)驅(qū)動(dòng)器,，如有更多需要，敬請(qǐng)聯(lián)系,！

手動(dòng)調(diào)整增益參數(shù)

調(diào)整速度比例增益KVP值,。當(dāng)伺服系統(tǒng)安裝完后，必須調(diào)整參數(shù),，使系統(tǒng)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn),。首先調(diào)整速度比例增益KVP值．調(diào)整之前必須把積分增益KVI及微分增益KVD調(diào)整至零，然后將KVP值漸漸加大,；同時(shí)觀察伺服電機(jī)停止時(shí)足否產(chǎn)生振蕩,，并且以手動(dòng)方式調(diào)整KVP參數(shù)，觀察旋轉(zhuǎn)速度是否明顯忽快忽慢．KVP值加大到產(chǎn)生以上現(xiàn)象時(shí),，必須將KVP值往回調(diào)小,，使振蕩消除、旋轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定,。此時(shí)的KVP值即初步確定的參數(shù)值,。如有必要,，經(jīng)KⅥ和KVD調(diào)整后，可再作反復(fù)修正以達(dá)到理想值,。

調(diào)整積分增益KⅥ值。將積分增益KVI值漸漸加大,，使積分效應(yīng)漸漸產(chǎn)生,。由前述對(duì)積分控制的介紹可看出，KVP值配合積分效應(yīng)增加到臨界值后將產(chǎn)生振蕩而不穩(wěn)定,，如同KVP值一樣,，將KVI值往回調(diào)小，使振蕩消除,、旋轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定,。此時(shí)的KVI值即初步確定的參數(shù)值。

調(diào)整微分增益KVD值,。微分增益主要目的是使速度旋轉(zhuǎn)平穩(wěn),，降低超調(diào)量。因此,，將KVD值漸漸加大可改善速度穩(wěn)定性,。    

調(diào)整位置比例增益KPP值。如果KPP值調(diào)整過(guò)大,，伺服電機(jī)定位時(shí)將發(fā)生電機(jī)定位超調(diào)量過(guò)大,，造成不穩(wěn)定現(xiàn)象。此時(shí),，必須調(diào)小KPP值,，降低超調(diào)量及避開(kāi)不穩(wěn)定區(qū)；但也不能調(diào)整太小,，使定位效率降低,。因此，調(diào)整時(shí)應(yīng)小心配合,。

不同類型的主軸系統(tǒng)的特點(diǎn)和使用范圍

（1） 普通籠型異步電動(dòng)機(jī)配齒輪變速箱

這是*經(jīng)濟(jì)的一種方法主軸配置方式,，但只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，由于電動(dòng)機(jī)始終工作在額定轉(zhuǎn)速下,，經(jīng)齒輪減速后,，在主軸低速下輸出力矩大，重切削能力強(qiáng),，非常適合粗加工和半精加工的要求,。如果加工產(chǎn)品比較單一，對(duì)主軸轉(zhuǎn)速?zèng)]有太高的要求,，配置在數(shù)控機(jī)床上也能起到很好的效果,；它的缺點(diǎn)是噪音比較大,，由于電機(jī)工作在工頻下，主軸轉(zhuǎn)速范圍不大,，不適合有色金屬和需要頻繁變換主軸速度的加工場(chǎng)合,。

（2） 普通籠型異步電動(dòng)機(jī)配簡(jiǎn)易型變頻器

可以實(shí)現(xiàn)主軸的無(wú)級(jí)調(diào)速，主軸電動(dòng)機(jī)只有工作在約500轉(zhuǎn)/分鐘以上才能有比較滿意的力矩輸出,，否則,，特別是車(chē)床很容易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)的情況，一般會(huì)采用兩擋齒輪或皮帶變速,，但主軸仍然只能工作在中高速范圍,，另外因?yàn)槭艿狡胀妱?dòng)機(jī)*高轉(zhuǎn)速的限制，主軸的轉(zhuǎn)速范圍受到較大的限制,。

這種方案適用于需要無(wú)級(jí)調(diào)速但對(duì)低速和高速都不要求的場(chǎng)合,，例如數(shù)控鉆銑床。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的簡(jiǎn)易型變頻器較多,。

在伺服驅(qū)動(dòng)器速度閉環(huán)中,，電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)速度測(cè)量精度對(duì)于改善速度環(huán)的轉(zhuǎn)速控制動(dòng)靜態(tài)特性至關(guān)重要。為尋求測(cè)量精度與系統(tǒng)成本的平衡,，一般采用增量式光電編碼器作為測(cè)速傳感器,，與其對(duì)應(yīng)的常用測(cè)速方法為M/T測(cè)速法。M/T測(cè)速法雖然具有一定的測(cè)量精度和較寬的測(cè)量范圍,，但這種方法有其固有的缺陷,，主要包括：1）測(cè)速周期內(nèi)必須檢測(cè)到至少一個(gè)完整的碼盤(pán)脈沖，限制了比較低可測(cè)轉(zhuǎn)速,；2）用于測(cè)速的2個(gè)控制系統(tǒng)定時(shí)器開(kāi)關(guān)難以嚴(yán)格保持同步,，在速度變化較大的測(cè)量場(chǎng)合中無(wú)法保證測(cè)速精度。因此應(yīng)用該測(cè)速法的傳統(tǒng)速度環(huán)設(shè)計(jì)方案難以提高伺服驅(qū)動(dòng)器速度跟隨與控制性能上海持承自動(dòng)化設(shè)備有限公司主營(yíng)驅(qū)動(dòng)器,，如有產(chǎn)品購(gòu)買(mǎi),，敬請(qǐng)聯(lián)系！安陽(yáng)尼利可NIRECO驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品資料

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伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)由電源電路,、繼電器板電路,、主控板電路、驅(qū)動(dòng)板電路及功率變換電路組成,。電源電路作用,，將外部輸入的直流電轉(zhuǎn)換為大小不同的直流電輸出,，為后續(xù)的繼電器板、驅(qū)動(dòng)板,、功率變換電路提供直流電源,。繼電器板作用，提供直流電完成控制信號(hào),、檢測(cè)信號(hào)傳遞,。

機(jī)電一體化的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，類型繁多,，但從自動(dòng)控制理論的角度來(lái)分析，伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器,，被控對(duì)象,，執(zhí)行環(huán)節(jié)，檢測(cè)環(huán)節(jié),，比較環(huán)節(jié)等五部分,。

比較環(huán)節(jié)

比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號(hào)與系統(tǒng)的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號(hào)的環(huán)節(jié),，通常由專門(mén)的電路或計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn),。

控制器

控制器通常是計(jì)算機(jī)或PID控制電路，其主要任務(wù)是對(duì)比較元件輸出的偏差信號(hào)進(jìn)行變換處理,，以控制執(zhí)行元件按要求動(dòng)作,。

執(zhí)行環(huán)節(jié)

執(zhí)行環(huán)節(jié)的作用是按控制信號(hào)的要求，將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能,，驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象工作,。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般指各種電機(jī)或液壓，氣動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)等,。

被控對(duì)象

機(jī)械參數(shù)量包括位移,，速度，加速度,，力,，和力矩為被控對(duì)象。

檢測(cè)環(huán)節(jié)

檢測(cè)環(huán)節(jié)是指能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測(cè)量并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱的裝置,，一般包括傳感器和轉(zhuǎn)換電路,。

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