直线电机进给系统伺服参数与控制参数设计
2018年1月
第46卷第1期
机床与液压
MACHINE TOOL ＆HYDRAULICS
Jan.2018
Vol.46No.1
DOI ：10.3969／j.issn.1001－3881.2018.01.020
收稿日期：2016－08－28
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51305124）；河北省自然基金项目（E2016202297）；天津市自然科学基金资助项目
（16JCYBJC19100）；江苏省2015年双创人才项目
作者简介：杨伟东（1972 ），男，博士，教授，从事增材制造二计算机数控研究三E －mail：ywd stephen＠https://www.360docs.net/doc/d61836306.html,三
直线电机进给系统伺服参数与控制参数设计
杨伟东1，2，贾鹏飞1，杨泽青1，陈蜀中2，黄剑锋2
（1.河北工业大学机械工程学院，天津300130；2.江苏建一机床有限公司，江苏宿迁223900）
摘要：为了提高直线电机伺服系统的刚度特性和动态性能，减小直线电机的位置输出误差，实现对电机的高精度高速度的控制效果三对直线电机进给系统的控制响应特性进行了研究，建立了系统的传递函数模型，分析了伺服参数对于响应特性的影响，采用PID 控制器对电机位置输出进行控制以减小电机位置输出误差，运用Matlab ／Simulink 进行系统建模和仿真分析，并通过遗传算法对PID 3个控制参数进行了整定，提高了系统的动态响应特性，取得了较好的控制效果三
关键词：直线电机；PID 调节器；Matlab ／Simulink；参数整定；遗传算法
中图分类号：TM273 文献标志码：A 文章编号：1001－3881（2018）01－097－5
Design of Servo Parameters and Control Parameters of Linear Motor Feed System
YANG Weidong 1，2，JIA Pengfei 1，YANG Zeqing 1，CHEN Shuzhong 2，HUANG Jianfeng 2
（1.School of Mechanical Engineering，Hebei University of Technology，Tianjin 300130，China；
2.Jiangsu Jianyi Machine Tool Co.，Ltd.，Suqian Jiangsu 223900，China）
Abstract ：In order to improve the stiffness characteristics and dynamic performance of the linear motor servo system，to reduce
the tracking output error，the control effect of high precision and high speed of the motor is realized.The control response characteristics of linear motor feed system were studied.The transfer function model of the system was established，and the influence of the servo pa-rameters on the response characteristic was analyzed.The position output of the motor was controlled by the proportional integral deriv-ertive （PID）controller to reduce the output error of the motor position.The system modeling and simulation analysis were carried out
by Matlab ／Simulink，and the control parameters were selected by genetic algorithm，which improved dynamic response characteristics
of the system，and has achieved good control effect.
Keywords ：Linear motor；PID controller；Matlab ／Simulink；Parameters selection；Genetic algorithm
０ 前言
数控机床一般由数控系统二机床本体和伺服系统三部分组成三数控伺服系统是连接数控系统和机床本体的关键部分，直接关系到执行件的静态特性和动态特性二工作精度二负载能力二响应速度和稳定程度［1］三随着技术的不断发展，直线电机进给伺服系统因其响应速度快二加速度大二精度高等优点被广泛地应用到数控机床当中，它相比于传统的滚珠丝杠进给系统，最大限度地降低了移动部件的质量，大大提高了进给速度与效率［2］三但由于直线电机在工作过程中，它的初级和次级始终与机床相连形成一体，使得各种干扰不经过任何环节的衰减直接传到电机上，加大了电机的控制难度，也影响到了机床的加工精度，因此如何提高直线电机伺服系统的动态性能和刚度特性是其应用面临的主要问题三
国内外学者对于电机的控制精度与刚度特性的问题做了大量研究三CUPERTINO 等人［3］采用神经网络
对直线电机控制系统的跟踪性能进行了训练，并通过遗传算法搜索最佳的性能参数，从而快速得到了最优参数，有效的解决了直线电机有效载荷的质量变化和静态摩擦的敏感性三JOO 等人［4］采用了有限元仿真对电机的产热问题进行了数值模拟，分析了运动过程中的热应力与变形，优化了电机的设计参数三刘成颖等［5］以位置环的阶跃响应上升过程和刚度特性构造目标函数对速度环和位置环控制器参数进行联合整定的方法，提高了伺服系统的动态刚度三左健民等［6］以开发了一款控制芯片，以它来驱动电机的伺服系统，通过多次试验最终取得了较好的控制效果三
从以上研究来看，前人的工作主要是控制算法的研究和控制技术的创新，但由于直线电机在运行过程中易受外界扰动的影响，需要控制器具有很好的鲁棒性，因此分析电机内部伺服参数对于抵御外界扰动的影响有着重要的作用，同时如何选取伺服参数的数值也将会影响到电机的输出精度三为此，本文作者对直
万方数据
自动控制原理课程设计速度伺服控制系统设计样本
自动控制原理课程设计题目速度伺服控制系统设计 专业电气工程及其自动化 姓名 班级 学号 指引教师 机电工程学院 12月
目录一课程设计设计目 二设计任务 三设计思想 四设计过程 五应用simulink进行动态仿真六设计总结 七参照文献
一、课程设计目： 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、普通电学系统自动控制办法基本上，用MATLAB实现系统仿真与调试。 二、设计任务： 速度伺服控制系统设计。 控制系统如图所示，规定运用根轨迹法拟定测速反馈系数' k，以 t 使系统阻尼比等于0.5，并估算校正后系统性能指标。 三、设计思想： 反馈校正： 在控制工程实践中，为改进控制系统性能，除可选用串联校正方式外，经常采用反馈校正方式。常用有被控量速度，加速度反馈，执行机构输出及其速度反馈，以及复杂系统中间变量反馈等。反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中一某些环节以实现校正，。从控制观点来看，采用反馈校正不但可以得到与串联校正同样校正效果，并且尚有许多串联校正不具备突出长处：第一，反馈校正能有效地变化
被包围环节动态构造和参数；第二，在一定条件下，反馈校正装置特性可以完全取代被包围环节特性，反馈校正系数方框图从而可大大削弱这某些环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统不利影响。 该设计应用是微分负反馈校正： 如下图所示，微分负反馈校正包围振荡环节。其闭环传递函数为 B G s （）=00t G s 1G (s)K s +（）=22t 1T s T K s ζ+（2+）+1 =22'1T s 21Ts ζ++ 试中，'ζ=ζ+t K 2T ，表白微分负反馈不变化被包围环节性质，但由于阻尼比增大，使得系统动态响应超调量减小，振荡次数减小，改进了系统平稳性。 微分负反馈校正系统方框图
数控车床工作台二维运动伺服进给系统设计
数控车床工作台二维运动伺服进给系统设计 1 引言 数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。 X-Y 数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵—横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y 工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。模块化的X-Y 数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X 、Y 方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。 2 设计任务 题目：数控车床工作台二维运动伺服进给系统设计 任务：设计一种供应式数控铣床使用的X-Y 数控工作台，主要参数如下： 1. 立铣刀最大直径的d=15mm ； 2. 立铣刀齿数Z=3; 3. 最大铣削宽度e a =15mm; 4. 最大背吃刀量p a =8mm; 5. 加工材料为碳素钢活有色金属。 6. X 、Y 方向的脉冲当量x y δδ==0.01mm;
7. X 、Z 方向的定位精度均为0.04mm; 8. 重复定位精度为0.02mm; 9. 工作台尺寸 250×250㎜; 10.X 坐标行程 300mm; 11.Y 坐标行程 120mm; 12.工作台空载进给最快移动速度：V xmaxf =V zmaxf =1500mm/min; 13.工作台进给最快移动速度:max max 400mm /min x f z f V V ==; 3 总体方案确定 3.1机械传动部件的选择 3.1.1导轨副的选用 要设计数控车床X-Z 工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度不是很高，因此选用直线滑动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。 3.1.2丝杠螺母副的选用 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足0.004mm 冲当量和01.0±mm 的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，滚珠丝杆副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙。 3.1.3伺服电动机的选用 任务书规定的脉冲当量尚未达到0.01mm ，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有因此1500mm/min ，故本设计不必采用高档次的伺服电动机，因此可以选用混合式步进电动机。以降低成本，提高性价比。 3.1.4减速装置的选用 为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，需要设置减速装置，且应有消间隙机构。因此决定采用无间隙齿轮传动减速箱。 3.1.5检测装置的选用 选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所
伺服电机要调参数
伺服电机要调参数 Prepared on 24 November 2020
松下伺服电机要调哪些参数详细说明 日常生活中，我们所使用的手机、电视机、电脑等，当然也包括机械类产品，使用前都是需要调节好相关参数后，才能更好的方便正常使用，那么松下伺服电机要调哪些参数呢，具体请看下文。 松下伺服电机要调哪些参数具体如下： 一、松下伺服电机基本接线。 【1】主电源输入采用220V，从L1、L3接入(实际使用应参照松下伺服操作手册)。 【2】控制电源输入r或t，也可以直接连接220V。 【3】伺服电机接线方式(见松下伺服操作手册第22至23页)，编码器接线(见松下伺服操作手册第24至26页)，切勿接错。 二、松下伺服电机试机步骤。 【1】JOG试机功能：仅按基本接线就可试机。 a.在数码显示为初始状态‘r0’的状态下，按‘SET’键。 b.然后连续按‘MODE’键直至数码显示为‘AF-AcL’。 c.然后按上、下键至‘AF-JoG’。 d.按‘SET’键，显示‘JoG -’:按住‘^’键直至显示‘rEAdy’。 e.按住‘<’键直至显示‘SrV-on’。 f.按住‘^’键电机反时针旋转，按‘V’电机顺时针旋转，其转速可由参数Pr57设定，按‘SE T’键结束。 【2】内部速度控制方式。 +(7脚)接+12～24VDC,COM-(41脚)接该直流电源地。 (29脚)接COM-。 c.参数、设置为1(注：此类参数修改后应写入EEPROM,并重新上电)。调节参数,即可使电机转动。参数值即为转速，正值反时针旋转，负值顺时针旋转。 【3】位置控制方式。 +(7脚)接+12～24VDC,COM-(41脚)接该直流电源地。
伺服系统设计.
辽宁工程技术大学《电力拖动自动控制系统》课程设计 目录 1、前言 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计内容 (1) 2、伺服系统的基本组成原理及电路设计 (2) 2.1伺服系统基本原理及系统框图 (2) 2.2 伺服系统的模拟PD+数字前馈控制 (4) 2.3 伺服系统的程序 (6) 3、仿真波形图 (9) 结论 (12) 心得与体会 (13) 参考文献 (14)
1、前言 1.1设计目的 1、使学生进一步掌握电力拖动自动控制系统的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力； 2、使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力； 3、熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。 1.2设计内容 1、分析和设计具有三环结构的伺服系统，用绘图软件（matlab）画原理图还有波形图； 2、分析并理解具有三环结构的伺服系统原理。
2、伺服系统的基本组成原理及电路设计 2.1伺服系统基本原理及系统框图 伺服系统三环的PID控制原理: 以转台伺服系统为例,其控制结构如图2-1所示,其中r为框架参考角位置输入信号, 为输出角位置信号. 图2-1 转台伺服系统框图 伺服系统执行机构为典型的直流电动驱动机构,电机输出轴直接与负载-转动轴相连,为使系统具有较好的速度和加速度性能,引入测速机信号作为系统的速度反馈,直接构成模拟式速度回路.由高精度圆感应同步器与数字变换装置构成数字式角位置伺服回路. 转台伺服系统单框的位置环,速度环和电流环框图如图2-2,图2-3和图2-4所示. 图2-2 伺服系统位置环框图 图2-3 伺服系统速度环框图
数控机床的伺服进给系统课程设计
前言........................................................................................................................ 3 1 机床进给传动控制方向的选择 .. (4) 1.1 开环控制系统 ...................................................................................... 4 1.2 闭环控制系统 ...................................................................................... 4 1.3 半闭环控制系统 .................................................................................. 4 2 传动系统的设计 .. (5) 2.1 直联传动系统 ...................................................................................... 5 2.2 带传动系统 .......................................................................................... 5 2.3 传动系统图 .......................................................................................... 5 3 数控车床伺服进给系统X 轴设计 . (6) 3.1 确定滚珠丝杠副的导程()mm P h ......................................................... 6 3.2 确定当量转速与当量载荷 .................................................................. 6 3.3 预期额定动载荷()N C am ..................................................................... 7 3.4 确定允许的最小螺纹底径 .................................................................. 8 3.5 确定滚珠丝杠副的规格代号 .............................................................. 9 3.6 确定滚珠丝杠副预紧力()N F p ......................................................... 10 3.7 对预拉伸的滚珠丝杠副 .................................................................... 10 3.8 确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格 .................................... 10 3.9 滚珠丝杠副工作图设计 .................................................................... 11 3.10 伺服电动机的选择 .......................................................................... 11 3.11 传动系统刚度 .................................................................................. 12 4 验算 .. (14) 4.1 传动系统刚度验算及滚珠丝杠副的精度选择 ................................ 14 4.2 验算滚珠丝杠副临界压缩载荷()N F c .............................................. 15 4.3 验算滚珠丝杠副的临界转速()min n n c ........................................... 15 4.4 验算n D ............................................................................................... 15 4.5 基本轴向额定静载荷oa C 验算： (16)
数控机床传动系统设计介绍
1. 开发XXX型号数控车床的目的和理由 国内数控车床经过十几年的发展，已形成较为完整的系列产品，但用户要求越来越高，对价格性能比更为看重，尤其对某些小型零件的加工，其所需负荷较小，调速范围不宽，加工工序少，效率高，但目前国内数控车床功能多，价格高，造成很大浪费，而我厂现有的数控车床，虽然在这方面做得较好，其加工范围的覆盖面也较宽，但针对上述零件加工的机床还是空白，对用户无法做到“量体裁衣”。随着市场经济的发展和产品升级换代，上述零件加工越来越多，市场对其具有较高效率，价格较低的排刀式数控车床的要求量越来越大，综上所述，为适应市场要求，扩大我厂数控车床在国内机床市场上的占有量，特进行N-089型数控车床的开发。 2 机床概况、用途和使用范围 2.1 概述： XXX型号是结合我厂数控机床和普通机床的生产经验，为满足高速、高效和高精度生产而设计成铸造底座、平床身、滚动导轨，可根据加工零件的要求自由排刀的全封闭式小规格数控车床。本机床采用SIEMENS 802S系统，主电机为YD132S-2/4双速电机。主传动采用富士FRN5.5G9S-4型变频器进行变频调速，进给采用德国SIEMENS公司生产的110BYG-550A 和110BYG-550B步进电机驱动的半闭环系统，两轴联动。 2.2 用途： XXX型号型数控车床可以完成直线、圆锥、锥面、螺纹及其它各种回转体曲面的车削加工，适合小轴类、小盘类零件的单件和批量生产，特别适合于工序少，调速范围窄，生产节拍快的小轴类零件的批量生产。 2.3 使用范围： 本机床是一种小规格，排刀式数控车床，广泛用于汽车、摩托车、纺织、仪器、仪表、航空航天、油泵油嘴等各种机械行业。 3 XXX型号型数控车床的主要技术参数： 3.1 切削区域： a. 拖板上最大回转直径75mm b. 最大切削长度180mm
数控机床进给系统设计
数控机床进给系统设计
第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反
馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。 开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。 全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。 数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。 直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。 交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数 车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。
机床夹紧、进给液压传动系统设计
液压传动课程设计 中国矿业大学机电学院 选修课
设计参数： 不计惯性负载 题目：在某专用机床上有一夹紧进给液压系统，完成工件的先夹紧后、后进给任务，工作原理如下： 夹紧油缸： 快进→慢进→达到夹紧力后启动进给油缸工作 进给油缸： 快进→慢进→达到进给终点→快速退回 夹紧油缸快速退回。 夹紧缸快进速度：0.05m/s 夹紧缸慢进速度：8mm/s 最大夹紧力：40KN 进给油缸快进速度：0.18m/s 进给油缸慢进速度：0.018m/s 最大切削力：120KN 夹紧缸行程：用行程开关调节（最大250mm） 进给缸行程：用行程开关调节（最大1000mm） 一、工况分析： 1．负载分析
已知最大夹紧力为40KN，则夹紧油缸工作最大负载 140 F KN = 已知最大切削力为120KN，则进给油缸工作最大负载 2120 F KN = 根据已知负载可画出负载循环图1(a) 根据已知快进、快退速度及工进时的速度范围可画出速度循环图1(b) 图1(a) 图1(b)
2.确定液压缸主要参数 根据系统工作原理可知系统最大负载约为120KN 参照负载选择执行元件工作压力和主机类型选择执行元件工作压力最大负载宜选取18p MPa =。动力滑台要求快进、快退速度相等，选用单杆液压缸。此时液压缸无缸腔面积1A 与有缸腔面积2A 之比为2，即用活塞杆直径d 与活塞直径D 有d=的关系。为防止液压缸冲击，回油路应有背压2P ，暂时取MPa P 6.02=。 从负载循环图上可知，工进时有最大负载，按此负载求液压缸尺寸。根据液压缸活塞力平衡关系可知： M e F A p A p η+= 2211 212A A = 其中，M η为液压缸效率，取95.0=M η 2 46 2 111046.8910)3.04(95.031448)2 (m p p F A M e -?=?-= - = η m A D 1067.014 .31046.894441 =??== -π m D d 075.0707.0== 将D 和d 按GB2348-30圆整就近取标准值，即
数控车床进给伺服系统设计范本
数控车床进给伺服 系统设计 1 2020年4月19日
进给伺服系统设计 一、设计要求： 行程1000mm，最低速度0.001mm/r，最高速度0.5mm/r，最大载荷4500N ，精度 根据设计要求可知：进给伺服系统最大载荷为4500N，工作台纵向行程1000mm，进给速度最高为2500х0.5=1250mm/min，最小选为1mm/min，快移速度取=15m/min，重复定位精度为 0.003mm。 二、设计传动系统： 伺服电动机的最高转速=1500r/min。如使电动机与丝杠直联，n=1，则根据公式：i=/，丝杠的最高转速=1500r/min，则丝杠的导程为： ==mm=10mm 数控机床的脉冲当量常取a=0.001mm每脉冲。代入 2 2020年4月19日
式b=i，电动机每转应发出的脉冲数b为： b=i=х1个=10000个 位置反馈器常见的有旋转变压器和脉冲编码器。旋转变压器的分解精度常为每转个脉冲。因此，如果用旋转变压器，可在电动机轴和旋转变压器轴间装5:1的齿轮升速。脉冲编码器现有产品为每转,2500,5000脉冲等数种。如取每转2500脉冲，则编码器后应有一个倍频器，倍数为4。 速度反馈装置，如与旋转变压器相配套，可用测速发电机。其性能为电动机每1000r/min，输出一定的电压。如用脉冲编码器，则可在倍频器后加一个频率—电压（F/U ）转换器。其转换比例为每脉冲/分，输出电压为（V）。现选用的电动机每转的脉冲数为个，故转换比例仍为6V每1000r/min。三、滚珠丝杠的选择 滚珠丝杠的直径，滚珠的列数和圈数，应按当 3 2020年4月19日
伺服电机要调参数
伺服电机要调参数 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
日常生活中，我们所使用的手机、电视机、电脑等，当然也包括机械类产品，使用前都是需要调节好相关参数后，才能更好的方便正常使用，那么松下伺服电机要调哪些参数呢，具体请看下文。 松下伺服电机要调哪些参数具体如下： 一、松下伺服电机基本接线。 【1】主电源输入采用220V，从L1、L3接入(实际使用应参照松下伺服操作手册)。 【2】控制电源输入r或t，也可以直接连接220V。 【3】伺服电机接线方式(见松下伺服操作手册第22至23页)，编码器接线(见松下伺服操作手册第24至26页)，切勿接错。 二、松下伺服电机试机步骤。 【1】JOG试机功能：仅按基本接线就可试机。 a.在数码显示为初始状态‘r0’的状态下，按‘SET’键。 b.然后连续按‘MODE’键直至数码显示为‘AF-AcL’。 c.然后按上、下键至‘AF-JoG’。 d.按‘SET’键，显示‘JoG -’:按住‘^’键直至显示‘rEAdy’。 e.按住‘<’键直至显示‘SrV-on’。 f.按住‘^’键电机反时针旋转，按‘V’电机顺时针旋转，其转速可由参数Pr57设定，按‘SET’键结束。 【2】内部速度控制方式。 +(7脚)接+12～24VDC,COM-(41脚)接该直流电源地。 (29脚)接COM-。 c.参数、设置为1(注：此类参数修改后应写入EEPROM,并重新上电)。调节参数,即可使电机转动。参数值即为转速，正值反时针旋转，负值顺时针旋转。 【3】位置控制方式。 +(7脚)接+12～24VDC,COM-(41脚)接该直流电源地。 (29脚)接COM-。 (3脚)、SIGN1(5脚)接脉冲源的电源正极(+5V)。
交流伺服电机规格型号一览表
序号规格型号 额定 输出功率 (W) 额定 转矩 (N?m) 额定 转速 (rpm) 额定 相电流 (A) 适配驱动器 MS-A MS-E TS-A TS-C HS-A 1 40CB010C-500000 100 0.3 2 3000 1.0 MS0010E 2 60CB020C-500000 200 0.64 3000 1.27 MS0010A MS0020A MS0040E TS0020A22 HS0020A 3 60CB040C-500000 400 1.27 3000 2.8 MS0040A MS0040E TS0040A22 HS0040A 4 60CB060C-500000 600 1.91 3000 3. 5 MS0075A MS0075E TS0075A22 HS0075A 5 60CB020C-020000 200 0.64 3000 1.27 MS0010A MS0020A MS0040E TS0020A22 HS0020A 6 60CB040C-020000 400 1.2 7 3000 2.50 MS0040A MS0040E TS0040A22 HS0040A 7 60CB060C-200000 600 1.91 3000 3.73 MS0075A MS0075E TS0075A22 HS0075A 8 60CB040C-300000 400 1.27 3000 2.8 MS0040A MS0040E TS0040A22 HS0040A 9 80CB075C-500000 750 2.39 3000 4.4 MS0075A MS0075E TS0075A22 HS0075A 10 80CB100C-500000 1000 3.18 3000 4.5 MS0100E TS0100A22 HS0100A 11 80CB050C-200000 500 1.59 3000 3.23 MS0075A MS0040E TS0075A22 HS0075A 12 80CB075C-020000 750 2.39 3000 4.78 MS0075A MS0075E TS0075A22 HS0075A 13 80CB100C-200000 1000 3.18 3000 6.34 MS0100E TS0100A22 HS0100A 14 90CB075C-700000 750 2.39 3000 3.58 MS0075A MS0075E TS0075A22 HS0075A 15 110MB040A-001000 400 3.82 1000 2.0 MS0040A MS0075E TS0040A22 HS0040A 16 110MB060D-001000 600 4.0 1500 2.6 MS0075A MS0075E TS0075A22 HS0075A 17 110MB075D-001000 750 5.0 1500 3.2 MS0075A MS0075E TS0075A22 HS0075A 18 110MB075B-001000 750 3.58 2000 3.2 MS0075A MS0075E TS0075A22 HS0075A 19 110MB075D-501000 750 5.0 1500 4.8 MS0075A MS0075E TS0075A22 HS0075A 20 110MB100B-501000 1000 5.0 2000 5.5 MS0075E TS0100A22 HS0100A 21 110MB120B-501000 1200 6.0 2000 6.0 MS0100E TS0150A32 TS0150C32HS0150A 交流伺服电机规格型号一览表（220V）
经济型数控铣床主传动及进给传动系统设计
摘要 科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高要求。机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最主要的措施之一。它不仅提高产品的质量、提高生产效率、降低生产成本、还能够大大改善工人的劳动条件。大批量的自动化生产广泛采用自动机床、组合机床和专用机床以及专用自动生产线，实行多刀、多工位同时加工，以达到高效率和高自动化。但这些都属于刚性自动化，在面对小批量生产时并不是适用，因为小批量生产需要经常变化产品的种类，这就要求生产线具有柔性。而从某种程度上说，数控机床的出现正是很大的满足了这一要求。数控铣床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体四部分组成。数控装置的作用是把控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体四部分组成。也就是通过计算机控制铣削。数控技术是现代制造技术的基础。它综合了计算机技术、自动控制技术、自动检测技术和精密机械等高新技术，因此广泛应用于机械制造业。数控机床替代普通机床，从而使得制造业发生了根本性的变化，并带来了巨大的经济效益。可以预见，高级自动化技术将进一步证明数控机床的价值，并且正在更为广阔的开拓着数控机床的应用领域。 关键词：自动机床，经济型铣床，步进电机，滚珠丝杠副，数控机床
ABSTRACT The continuous development of science and technology, mechanical products, and productivity of the quality of the increasing number of requests. The automation of the process to achieve the above requirements. It not only improves product quality, increase productivity, reduce production costs, but also can greatly improve the working conditions of workers. Large-scale automated production, the widespread use of automatic machines, machine tool and special machine tools and automatic production lines, while the implementation of multi-tool, multi-bit processing in order to achieve high efficiency and degree of automation. These are rigid automation in the face of small batch production, it is not suitable for small batch production, is often necessary to change the type of product, which requires a flexible production line. But to a certain extent, the CNC machine tool is a great meet this requirement. The general control of the media, and numerical control device, the servo system of the CNC milling machine, the body composed of four parts. The numerical control device to control the media, the role of CNC equipment, servo system, four components of the Machine Tool. It is computer-controlled milling machine. CNC technology is the basis of modern manufacturing technology. It combines computer technology, automatic control technology, automatic detection technology, precision machinery and high-tech, it is widely used in machinery manufacturing industry. Instead of general machine tools, CNC machine tools, the manufacturing sector to produce fundamental change, and bring huge economic benefits. It is foreseeable that advanced automation technologies will further demonstrate the value of CNC machine tools, CNC machine tool applications open up a broader Key words: automatic machine, economic type milling machine, Stepping Motor, Ball Screws
伺服控制系统(设计)
第一章伺服系统概述 伺服系统是以机械参数为控制对象的自动控制系统。在伺服系统中，输出量能够自动、快速、准确地跟随输入量的变化，因此又称之为随动系统或自动跟踪系统。机械参数主要包括位移、角度、力、转矩、速度和加速度。 近年来，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、材料技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步提高，伺服技术已迎来了新的发展机遇，伺服系统由传统的步进伺服、直流伺服发展到以永磁同步电机、感应电机为伺服电机的新一代交流伺服系统。 目前，伺服控制系统不仅在工农业生产以及日常生活中得到了广泛的应用，而且在许多高科技领域，如激光加工、机器人、数控机床、大规模集成电路制造、办公自动化设备、卫星姿态控制、雷达和各种军用武器随动系统、柔性制造系统以及自动化生产线等领域中的应用也迅速发展。 1.1伺服系统的基本概念 1.1.1伺服系统的定义 “伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作，即控制信号到来之前，被控对象时静止不动的；接收到控制信号后，被控对象则按要求动作；控制信号消失之后，被控对象应自行停止。 伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵活方便的控制。
1.1.2伺服系统的组成 伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。它由检测部分、误差放大部分、部分及被控对象组成。 1.1.3伺服系统性能的基本要求 1）精度高。伺服系统的精度是指输出量能复现出输入量的精确程度。 2）稳定性好。稳定是指系统在给定输入或外界干扰的作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。 3）快速响应。响应速度是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。 4）调速范围宽。调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比。 5）低速大转矩。在伺服控制系统中，通常要求在低速时为恒转矩控制，电机能够提供较大的输出转矩；在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率。 6）能够频繁的启动、制动以及正反转切换。 1.1.4 伺服系统的种类 伺服系统按照伺服驱动机的不同可分为电气式、液压式和气动式三种；按照功能的不同可分为计量伺服和功率伺服系统，模拟伺服和功率伺服系统，位置
伺服电机和伺服驱动器的使用介绍
伺服电机和伺服驱动器的使用介绍 一、伺服电机? 伺服驱动器的控制原理 伺服电机和伺服驱动器是一个有机的整体，伺服电动机的运行性能是电动机及其驱动器二者配合所反映的综合效果。 1、永磁式同步伺服电动机的基本结构 图1为一台8极的永磁式同步伺服电动机结构截面图，其定子为硅钢片叠成的铁芯和三相绕组，转子是由高矫顽力稀土磁性材料（例如钕铁錋）制成的磁极。为了检测转子磁极的位置，在电动机非负载端的端盖外面还安装上光电编码器。驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。 图1 永磁式同步伺服电动机的结构 图2 所示为一个两极的永磁式同步电机工作示意图，当定子绕组通上交流电源后，就产生一旋转磁场，在图中以一对旋转磁极N、S表示。当定子磁场以同步速n1逆时针方向旋转时，根据异性相吸的原理，定子旋转磁极就吸引转子磁极，带动转子一起旋转，转子的旋转速度与定子磁场的旋转速度（同步转速n1）相等。当电机转子上的负载转矩增大时，定、转子磁极轴线间的夹角θ就相应增大，导致穿过各定子绕组平面法线方向的磁通量减少，定子绕组感应电动势随之减小，而使定子电流增大，直到恢复电源电压与定子绕组感应电动势的平衡。这时电磁转矩也相应增大，最后达到新的稳定状态，定、转子磁极轴线间的夹角θ称为功率角。虽然夹角θ会随负载的变化而改变，但只要负载不超过某一极限，转子就始终跟着定子旋转磁场以同步转速n1转动，即转子的转速为： （1-1）
图 2 永磁同步电动机的工作原理 电磁转矩与定子电流大小的关系并不是一个线性关系。事实上，只有定子旋转磁极对转子磁极的切向吸力才能产生带动转子旋转的电磁力矩。因此，可把定子电流所产生的磁势分解为两个方向的分量，沿着转子磁极方向的为直轴（或称d轴）分量，与转子磁极方向正交的为交轴（或称q轴）分量。显然，只有q轴分量才能产生电磁转矩。 由此可见，不能简单地通过调节定子电流来控制电磁转矩，而是要根据定、转子磁极轴线间的夹角θ确定定子电流磁势的q轴和d轴分量的方向和幅值，进而分别对q 轴分量和d轴分量加以控制，才能实现电磁转矩的控制。这种按励磁磁场方向对定子电流磁势定向再行控制的方法称为“磁场定向”的矢量控制。 2、位置控制模式下的伺服系统是一个三闭环控制系统，两个内环分别是电流环和速度环。 图 3 ? 稳态误差接近为零； ? 动态：在偏差信号作用下驱动电机加速或减速。
进给伺服系统的设计
进给伺服系统的设计 4.1 简介 数控机床伺服进给系统是以机械位移为直接控制目标的自动控制系统，简称伺服系统。它主要由伺服驱动单元、伺服电动机、机械传动装置、执行元件和位置检测反馈单元等部分组成，其中开环控制伺服系统无位置检测反馈单元。伺服系统的输入与数控插补器相联，接受指令信号的控制，其输出与机床的机械运动相联，完成预定的直线或转角位移。 伺服进给系统按照数控加工对轨迹要求可分为点位控制、点位直线控制和轮廓控制；按照有无检测元件的安装位置可分为开环控制、闭环控制和半闭环控制；按照反馈信息和比较方法的不同可分为脉冲比较、相位比较和幅值比较。 4.2传动系统的设计及计算 4.2.1 进给传动系统设计时要考虑的方面 1）间隙。间隙是控制系统中的非线性因素，引起一个直接的时间滞后，造成随机误差和增加不稳定倾向，应尽量减小或消除。 2）刚度质量比。传动链的弹性变形会产生时间滞后和超越，产生误差，但增加结构造成惯性大也会使系统动态性能下降，调整困难。故应设计刚度质量比大的结构以满足要求。 3）摩擦。摩擦会使加速性能下降，尤其应尽量减小静摩擦力和动摩擦力之差，防止产生自激振动或爬行。 4）阻尼。阻尼会增大误差，但能减小超调量，有使系统稳定的作用，故应在系统内有适当的阻尼。 4.2.2设计步骤 1）选择控制形式 精度要求高时，一般采用闭环控制，但对于大型机床，受传动链刚度和固有频率限制，应采用半闭环或开环控制。要求精度不太高时，通常采用半闭环控制。 根据以上原则，选用开环控制系统。 2）选择驱动元件
主要考虑惯量匹配要求31≤≤L M J J ，电机惯量过大时，其加速性能得不到充分发挥，太小时与负载惯量不匹配，影响整个系统的伺服性能。查考[5]P41-346，选取m kg J M ??=-4106 ① 本设计方案选用步进电动机来驱动。 ② 已知脉冲当量为0.01mm ，最大进给速度min /10max m =ν， 则电动机的工作频率HZ f 7.1666601 .0601010603 max =??==δν 查[15]P41-341表41.5-18，选取电动机型号为90BF004，其主要技术参数如下表： 3） 机械传动装置设计 ① 选择执行机构 因为移动行程小于4m ，故采用滚珠丝杠传动。滚珠丝杠精密、灵敏、传动效率高，通过预加载荷，能消除丝杠和螺母间的间隙，提高传动精度。 ② 选择导轨类型 要考虑尽可能减少摩擦力，故采用滚动导轨。为了满足系统稳定性要求，应适当增加导轨阻尼比，故选取ξ=0.05。
数控机床进给系统设计
第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。