校平機伺服電機控制技術(shù)的發(fā)展應用

近年來(lái)，校平機伺服電機控制技術(shù)正朝著(zhù)數字化、智能化的方向發(fā)展。伺服系統將電力電子器件、控制、驅動(dòng)及保護等集為一體，并隨著(zhù)數字脈寬調制技術(shù)、特種電機材料技術(shù)、微電子技術(shù)及現代控制技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)歷了從步進(jìn)到直流，進(jìn)而到交流的發(fā)展歷程。
　　一、校平機伺服控制系統
　　(一)開(kāi)環(huán)伺服系統開(kāi)環(huán)伺服系統不設置檢測反饋裝置，不構成運動(dòng)反饋控制回路，電動(dòng)機按裝置發(fā)出的指令脈沖工作，對運動(dòng)誤差沒(méi)有檢測反饋和處理修正過(guò)程，采用步進(jìn)電機作為驅動(dòng)器件，精度   取決于步進(jìn)電動(dòng)機的步距角精度和機械部分的傳動(dòng)精度，難以達到要求。步進(jìn)電動(dòng)機的轉速不可能很高，運動(dòng)部件的速度受到限制。但步進(jìn)電機結構簡(jiǎn)單、、成本低，且其控制電路也簡(jiǎn)單。所以開(kāi)環(huán)控制系統多用于精度和速度要求不高的經(jīng)濟型設備。
　　(二)半閉環(huán)伺服系統
　　半閉環(huán)伺服系統采用內裝于電機內的脈沖編碼器，無(wú)刷旋轉變壓器或測速發(fā)電機作為位置速度檢測器件來(lái)構成半閉環(huán)位置控制系統，其系統的反饋信號取自電機軸或絲桿上，進(jìn)給系統中的機械傳動(dòng)裝置處于反饋回路之外，其剛度等非線(xiàn)性因素對系統穩定性沒(méi)有影響，安裝調試比較方便。定位精度與機械傳動(dòng)裝置的精度有關(guān)，而數控裝置都有螺距誤差補償和間隙補償等項功能，在傳動(dòng)裝置精度不太高的情況下，可以利用補償功能將加工精度提高到滿(mǎn)足的程度。故半閉環(huán)伺服系統在數控校平機生產(chǎn)線(xiàn)中應用很廣。
　　(三)全閉環(huán)伺服系統
　　閉環(huán)伺服系統主要由比較環(huán)節、伺服驅動(dòng)放大器，進(jìn)給伺服電動(dòng)機、機械傳動(dòng)裝置和直線(xiàn)位移測量裝置組成。對機床運動(dòng)部件的移動(dòng)量具有檢測與反饋修正功能，采用直流伺服電動(dòng)機或交流伺服電動(dòng)機作為驅動(dòng)部件?？梢圆捎弥苯影惭b在工作臺的光柵或感應同步器作為位置檢測器件，來(lái)構成的全閉環(huán)位置控制系統。系統的直線(xiàn)位移檢測器安裝在移動(dòng)部件上，其精度主要取決于位移檢測裝置的精度和靈敏度，其產(chǎn)生的加工精度比較高。但機械傳動(dòng)裝置的剛度、摩擦阻尼特性、反向間隙等各種非線(xiàn)性因素，對系統穩定性有很大影響，使閉環(huán)進(jìn)給伺服系統安裝調試比較復雜。
　　二、校平機伺服電機控制性能優(yōu)越
　　(一)低頻特性好
　　步進(jìn)電機易出現低速時(shí)低頻振動(dòng)現象。交流伺服電機不會(huì )出現此現象，運轉非常平穩，交流伺服系統具有共振功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能，可檢測出機械的共振點(diǎn)，便于系統調整。
　　(二)速度響應快
　　步進(jìn)電機從靜止加速到額定轉速需要200~400ms。交流伺服系統的速度響應較快，有的交流伺服電機，從靜止加速到其額定轉速僅需幾毫秒。
　　(三)控制
　　交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器。例如松下全數字式交流伺服電機，對于帶17位編碼器的電機而言，其脈沖當量為9.89秒，是步距角為1.8°的步進(jìn)電機的脈沖當量的1/655。
　　(四)過(guò)載
　　步進(jìn)電機不具有過(guò)載能力，為了克服慣性負載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩，選型時(shí)需要選取額定轉矩比負載轉矩大很多的電機，造成了力矩浪費的現象。而交流伺服電機具有較強的過(guò)載能力，例如松下交流伺服系統中的伺服電機的    大轉矩達到額定轉矩的三倍，可用于克服啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。
　　(五)矩頻特性佳
　　步進(jìn)電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時(shí)轉矩會(huì )急劇下降，所以其    高工作轉速一般在300~600rpm。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速以?xún)?，都能輸出額定轉矩。
　　三、伺服電機控制展望
　　校平機伺服電機控制技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)加工技術(shù)的高速高精化。90年代以來(lái)，數控系統逐漸應用伺服電機作為驅動(dòng)器件。交流伺服電機內是無(wú)刷結構，幾乎不需維修，體積相對較小，有利于轉速和功率的提高。目前交流伺服系統己在很大范圍內取代了直流伺服系統。
　　另外，傳感器檢測技術(shù)的發(fā)展也地提高了交流電動(dòng)機調速系統的動(dòng)態(tài)響應性能和定位精度。交流伺服電機調速系統一般選用無(wú)刷旋轉變壓器、混合型的光電編碼器和   值編碼器作為位置、速度傳感器，其傳感器具有小于1μs的響應時(shí)間。伺服電動(dòng)機本身也在向高速方向發(fā)展，與上述高速編碼器配合實(shí)現了60m/min甚至100m/min的進(jìn)給和1g的加速度。為高速時(shí)電動(dòng)機旋轉   加平滑，改進(jìn)了電動(dòng)機的磁路設計，并配合高速數字伺服軟件，可電動(dòng)機即使在小于1μm轉動(dòng)時(shí)也顯得平滑而無(wú)爬行。