伺服进给算法
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摘要：数控车床在制造业中起着至关重要的作用。
为了提高生产效率和产品质量，设计一个稳定可靠、精确灵活的二维运动伺服进给系统尤为重要。
本文将针对数控车床工作台的二维运动伺服进给系统进行设计，包括运动控制算法、驱动器选型、传感器选择等方面。
1.引言数控车床是一种以电子技术、计算机技术和车床技术为基础的现代化机床。
它通过运动控制系统实现工作台的运动，可以实现复杂的加工工艺。
二维运动伺服进给系统是数控车床的核心部件之一2.运动控制算法运动控制算法是二维运动伺服进给系统的核心技术之一、常用的运动控制算法包括PID控制算法、自适应控制算法等。
PID控制算法是一种经典的，应用广泛的控制算法，它根据测量值与期望值的差异计算出控制量，并对系统进行修正。
自适应控制算法则是根据系统的参数变化自动地调整控制参数。
在设计二维运动伺服进给系统时需要根据实际情况选择合适的控制算法。
3.驱动器选型驱动器是实现工作台运动的关键部件，它将控制信号转换为电力信号，驱动电机工作。
在选择驱动器时需要考虑工作台的负载情况、速度要求和精度要求等因素。
常用的驱动器有直流伺服驱动器、交流伺服驱动器和步进驱动器等。
在设计二维运动伺服进给系统时需要根据实际情况选择合适的驱动器。
4.传感器选择传感器可以实现对工作台位置、速度和负载等参数的测量，是二维运动伺服进给系统的重要组成部分。
根据需要可以选择位置传感器、速度传感器和负载传感器等。
常用的位置传感器有编码器、激光干涉仪等，速度传感器有霍尔传感器、光电传感器等，负载传感器有压力传感器、力传感器等。
在设计二维运动伺服进给系统时需要根据实际需求选择合适的传感器。
5.结论设计一个稳定可靠、精确灵活的二维运动伺服进给系统对于提高数控车床的加工精度、提高生产效率具有重要意义。
本文针对数控车床工作台的二维运动伺服进给系统进行了详细的设计，包括运动控制算法、驱动器选型、传感器选择等方面。
伺服控制器的运动控制算法介绍
伺服控制器的运动控制算法介绍伺服控制器在工业自动化中扮演着重要的角色，它负责实现对运动系统的精密控制。
运动控制算法是伺服控制器的核心部分，决定了系统的性能和稳定性。
下面将介绍几种常见的伺服控制器运动控制算法。
1. 位置控制算法位置控制算法主要用于将执行机构控制到预定位置。
最简单的位置控制算法是基于比例控制（P控制），该算法根据当前位置与目标位置之间的差异来调整输出信号。
然而，由于存在噪声和不确定因素，简单的P控制算法往往无法满足精确的位置控制需求。
因此，常常会结合使用微分控制（D控制）和积分控制（I控制），形成PID控制算法。
PID控制算法能够通过对位置误差的比例、微分和积分进行综合调节，实现更为精确的位置控制。
2. 速度控制算法速度控制算法用于控制执行机构的运动速度，以实现平滑且精确的速度调节。
基本的速度控制算法是通过调整电机驱动器的电压或电流来控制转速。
然而，由于负载的变化和动态过程中的突发情况可能导致速度误差，因此需要应用更高级的速度控制算法来自适应地调整输出信号。
常见的速度控制算法包括速度前馈控制和模型预测控制。
速度前馈控制通过测量负载和运动参数来提前预测运动需求，并相应地调整输出信号。
而模型预测控制则是通过建立数学模型来预测运动系统的响应，并根据预测结果进行控制。
3. 力控制算法力控制算法是一种高级控制算法，用于实现执行机构对外部力的精确调节。
在某些应用中，控制的目标并不是位置或速度，而是对物体施加特定的力。
力控制算法主要基于力-位控制或力-速控制。
力-位控制算法通过感知执行机构施加到物体上的力来调节执行机构的位置。
力-速控制算法则是通过力传感器捕捉到的力信号来调节执行机构的速度。
力控制算法广泛应用于液压系统、机器人领域以及医疗设备等需要进行力量控制的应用中。
除了上述介绍的几种常见的伺服控制器运动控制算法外，还存在其他高级的控制算法，如模糊控制、自适应控制和神经网络控制等。
这些算法能够根据不同的应用需求，以更加智能和高级的方式进行运动控制。
双伺服攻丝机计算公式
双伺服攻丝机计算公式双伺服攻丝机计算公式1. 双伺服攻丝机简介•双伺服攻丝机是一种用于加工螺纹的机床设备，通过电机驱动切削工具在工件上进行螺纹加工。
•双伺服攻丝机通常由两个伺服电机驱动，一个负责主轴转动，一个负责刀具的移动，以实现精确的螺纹加工。
2. 攻丝过程中的关键计算公式主轴转速计算公式•主轴转速是指主轴每分钟转动的圈数，通常以单位rpm表示。
•主轴转速计算公式为：主轴转速 = (切削速度 x 1000) / (刀具直径x π)。
•其中，切削速度的单位为m/min，刀具直径的单位为mm。
示例：•假设切削速度为60m/min，刀具直径为10mm。
•则主轴转速 = (60 x 1000) / (10 x ) = rpm。
进给速度计算公式•进给速度是指刀具在加工过程中每分钟移动的距离，通常以单位mm/min表示。
•进给速度计算公式为：进给速度 = 主轴转速 x 螺距。
•其中，螺距的单位为mm/圈。
示例：•假设主轴转速为2000rpm，螺距为1mm/圈。
•则进给速度 = 2000 x 1 = 2000 mm/min。
加工时间计算公式•加工时间是指完成一道螺纹加工的所需时间，通常以单位秒表示。
•加工时间计算公式为：加工时间 = (螺纹长度 / 进给速度) x 60。
•其中，螺纹长度的单位为mm。
示例：•假设螺纹长度为100mm，进给速度为2000 mm/min。
•则加工时间 = (100 / 2000) x 60 = 3 秒。
3. 总结•双伺服攻丝机的计算公式包括主轴转速、进给速度和加工时间的计算公式。
•主轴转速计算公式用于确定主轴每分钟转动的圈数。
•进给速度计算公式用于确定刀具每分钟移动的距离。
•加工时间计算公式用于确定完成一道螺纹加工所需的时间。
•通过合理使用这些计算公式，可以提高双伺服攻丝机的加工效率和精度。
4. 轴向进给量计算公式•轴向进给量是指刀具在轴向方向上每次进给的距离，通常以单位mm表示。
伺服进给
• 第五章 进给伺服系统
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§5-1 概述 §5-2 对进给伺服系统结构的要求 §5-3 传动齿轮副 §5-4 丝杠螺母副
一、滚珠丝杠螺母副 (一) 工作原理和特点 (二) 结构和类型
• §5-5 导轨 • §5-6 回转工作台
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(二) 结构和类型 1. 滚珠的循环方式 常用的滚珠循环方式可分为两大类： 滚珠在循环过程中，有时与丝杠脱离接触叫 外循环； 始终与丝杠保持接触叫内循环。 滚珠在同一螺母上只有一个回路管道的叫单 列循环。 有两个回路管道的叫双列循环。 多于两个回路管道的叫多列循环。 循环中的滚珠叫工作滚珠。 工作滚珠所走过的滚道圈数叫工作圈数。
• 第五章 进给伺服系统
• §5-1 概述 • §5-2 对进给伺服系统结构的要求 • §5-3 传动齿轮副
• • 一、消除传动齿轮间隙的措施 二、齿轮齿条副
• §5-4 丝杠螺母副 • §5-5 导轨 • §5-6 回转工作台
• 二、齿轮齿条副
• 常用于行程较长的，高速直线传动。 • 当传动负载小时，也可采用双片薄齿轮调整 法，分别与齿条齿槽的左、右两侧贴紧，从 而消除齿侧间隙。
• 第五章 进给伺服系统
• §5-1 概述 • §5-2 对进给伺服系统结构的要求 • §5-3 传动齿轮副
• 一、消除传动齿轮间隙的措施
• §5-4 丝杠螺母副 • §5-5 导轨 • §5-6 回转工作台
• 联轴器传动 • 在进给传动链中，轴与轴的联接必须采用刚 性联轴器，而且大部分采用套筒式结构。
• 1) 单圆弧型面 • 接触角α随轴向载荷的大小而变化。 • 当α角发生变化时，使传动效率、承载能力和 轴向刚度均不稳定。 • 为了消除间隙和施加预紧力，必须采用双螺 母结构。 • 为了保证预紧后的 α 角维 持在45°左右，还必须严 格控制径向间隙。 r0 • 脏物容易沉积于槽底，使 传动效率降低，磨损加快。 α • 便于制造。
数控车床伺服电机计算公式
数控车床伺服电机计算公式数控车床是一种通过计算机控制的自动化机床，它可以精确地加工各种金属和非金属材料。
而数控车床的核心部件之一就是伺服电机，它可以通过控制系统精确地控制车床的运动，从而实现精密加工。
在数控车床中，伺服电机的计算公式是非常重要的，它可以帮助工程师们准确地选择和设计伺服电机，从而保证数控车床的加工精度和效率。
本文将介绍数控车床伺服电机的计算公式，希望能对相关领域的工程师们有所帮助。
首先，我们需要了解数控车床伺服电机的基本参数，包括最大转矩、额定转速、最大转速等。
在选择伺服电机时，我们需要根据数控车床的工作要求和负载情况来确定这些参数。
一般来说，数控车床的负载是不稳定的，因此我们需要选择具有较大转矩和较宽转速范围的伺服电机。
接下来，我们来介绍数控车床伺服电机的计算公式。
在数控车床中，伺服电机的功率可以通过以下公式来计算：P = T n / 9550。
其中，P表示电机的功率，单位为千瓦（kW）；T表示电机的转矩，单位为牛顿·米（N·m）；n表示电机的转速，单位为转每分钟（rpm）；9550是一个常数，用于将转速从rpm转换为每分钟。
通过这个公式，我们可以根据数控车床的负载情况和工作要求来计算出所需的伺服电机功率。
在实际应用中，我们还需要考虑一些修正系数，例如效率系数、动力系数等，以确保伺服电机的选型和设计是合理的。
除了功率外，我们还需要根据数控车床的运动特性和加工要求来选择伺服电机的型号和规格。
一般来说，数控车床的各个轴（X轴、Y轴、Z轴等）都需要配备伺服电机，因此我们需要根据各个轴的负载情况和运动特性来选择相应的电机型号和规格。
另外，我们还需要考虑伺服系统的控制精度和动态响应特性。
在数控车床中，伺服电机的控制精度和动态响应特性直接影响着车床的加工精度和效率。
因此，在选择伺服电机时，我们需要考虑其控制精度、动态响应特性以及控制系统的匹配性，以确保数控车床能够实现精密加工和高效生产。
伺服系统的一些公式
伺服系统的一些公式
伺服系统是工业自动化中非常重要的组成部分，其性能与参数对整个系统的精度、稳定性和响应速度都有直接的影响。
以下是几个在伺服系统中常用的公式:
1.脉冲当量计算公式：脉冲当量=螺距/(减速比×电子齿轮比)。
这个公式用于计算伺服系统在单位时间内输出的脉冲数量，是伺服系统运动控制的重要参数。
2.功率计算公式：P=P1*M*n∕30,其中P表示电机功率，P1表示圆周率，M表示电机扭矩，n表示电机转速。
这个公式用于计算电机的输出功率，是评估电机性能的重要指标。
3.PID控制算法公式:u(t)=Kp*e(t)+Ki*f e(t)dt+Kd*de(t)∕dt0其中u(t)是控制输入，e(t)是误差信号，Kp是比例增益，Ki是积分增益，Kd是微分增益。
这个公式用于对系统进行闭环控制，提高系统的精度和响应速度。
伺服基本原理及伺服选型计算
= 0.882 N.m
加速时所需转矩Ta = M * a * (D / 2) / R2 / R1 = 50 * (30 / 60 / 0.2) * 0.06 / 2 / 10
伺服选型计算
物理概念及公式
1
§ 力矩與轉動方程式
1. 力矩：
1) 力矩的意義：使物體轉動狀態產生變化的因素，即當物體 受到不為零的外力矩作用，原為靜止的將開始轉動，原來 已在轉動的，轉速將產生改變。 2) 力矩的定義：考慮開門的情況，如右 圖，欲讓門產生轉動，必須施一外力 F 。施力點離轉軸愈遠愈容易使門轉 動。而外力平形於門面的分力對門的 轉動並無效果，只有垂直於門面的分 力能讓門轉動。綜合以上因素，定義 力矩，以符號 τ表示。 F r θ
10
伺服选型原则
• • • • 连续工作扭矩 < 伺服电机额定扭矩 瞬时最大扭矩 < 伺服电机最大扭矩 (加速时) 负载惯量 < 3倍电机转子惯量 连续工作速度 < 电机额定转速
11
举例计算1
已知：圆盘质量M=50kg，圆盘直径 D=500mm，圆盘最高转速60rpm， 请选择伺服电机及减速机。
i
i
( mi ri )
2 i
m F
左邊的合力矩只需考慮外力所產生的力矩，由內力所產生 的力矩將會兩兩互相抵消，如右上圖所示。
括號中的量稱為剛體的轉動慣量，以符號 I 表示
I mi ri 2
i
則上面導出的轉動方程式可寫成
I
4
此方程式為繞固定軸轉動的剛體所必須遵守的基本力學方程 式，類似於移動力學中的牛頓第二運動定律。合外力對應到 合外力矩，質量對應到轉動慣量，加速度對應到角加速度。
直线电机进给系统伺服参数与控制参数的设计
直线电机进给系统伺服参数与控制参数的设计高峰;斯迎军【摘要】简单介绍了直线电机的分类和优点,设计了一种直线电机伺服系统的结构,说明了驱动器的使用方法及其基本工作原理.研究了直线电机进给系统的控制响应特性,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.【期刊名称】《山西电子技术》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】4页(P34-37)【关键词】直线电机;伺服系统;速度环;位置控制;参数整定【作者】高峰;斯迎军【作者单位】中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原030024;中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TM359.41 直线电机系统分类及其伺服系统的优点早在1845年，Wheatstone提出了直线电机的概念。
20世纪50年代中期，控制、材料技术的飞速发展为直线电机的应用提供了技术基础。
直至20世纪90年代，随着设备向高速化、精密化方向的发展，直线电机被用于设备伺服系统中，并且发展迅速[1]。
直线电机分为直线直流电动机、直线感应电动机、直线同步电动机、直线步进电动机、直线压电电动机、直线磁阻电动机。
目前使用比较广泛的是直线感应电动机和直线同步电动机。
直线同步电动机虽然比直线感应电动机工艺复杂、成本较高，但是效率较高、次级不用冷却、控制方便，更容易达到要求的性能。
因此随着钕铁硼永磁材料的出现和发展，永磁同步电机已成为主流。
在数控设备等需要高精度定位的场合，基本上采用的都是永磁交流直线同步电动机。
直线电机伺服系统的优点主要是结构简单、定位精度高、反应速度快、灵敏度高、随动性好。
2 直线电机伺服系统模型直线电机进给驱动系统结构如图1所示，主要由导轨、滑块、定子、动子、霍尔元件和光栅组成。
相对于传动的滚珠丝杠进给系统，它取消了中间的传动装置从而大大提高了电机的响应特性。
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步进电机丝杆导程4mm
伺服电机丝杆导程5mm 旋转机构减速比180:1 伺服电机分辨率=131072
步进电机：
脉冲当量= 导程/细分数(mm)
脉冲数= 行程/脉冲当量
伺服：升降脉冲当量=导程*电子齿轮比/(分辨率) (mm) 当量*131072*180（100）/100（180）=5
旋转脉冲当量*131072*180（100）/100（180）=360(角度)
当量=导程*电子齿轮比/（分辨率*减速比）=360*电子齿轮比/(分辨率*减速比)
伺服每转一周的驱动脉冲数=伺服每转一周控制脉冲数×电子齿轮比
脉冲/转-----是伺服电机编码器的分辨率，这个值取决于伺服电机后面的编码器。
比如说是2500线每转的编码器，就是每转要走2500个脉冲。
当然，有些控制器可以对双相编码器的脉冲进行四倍频，即要乘以4 ，如果编码器是2500线的，那就是每转一圈要走10000个脉冲。