1. 闭环控制系统的位置反馈元件在哪
闭环复控制系统的位置反制馈元件一般在控制节点位置出现,将位置信息反馈到系统中;
由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统,又称反馈控制系统。
这是一种自动控制系统,其中包括功率放大和反馈,使输出变量的值响应输入变量的值。数控装置发出指令脉冲后,当指令值送到位置比较电路时,此时若工作台没有移动,即没有位置反馈信号时,指令值使伺服驱动电动机转动,经过齿轮、滚珠丝杠螺母副等传动元件带动机床工作台移动。装在机床工作台上的位置测量元件,测出工作台的实际位移量后,后反馈到数控装置的比较器中与指令信号进行比较,并用比较后的差值进行控制。若两者存在差值,经放大器后放大,再控制伺服驱动电动机转动,直至差值为零时,工作台才停止移动。这种系统称为闭环伺服系统。
2. 位置检测装置的种类和它们分别安装在机床哪些部位
位置检测装置
一、位置检测装置的分类和要求
位置检测装置是闭环进给伺服系统的重要组成部分,其精度在很大程度上由位置检测装置的进度决定。现在,检测元件与系统的最高水平:被测部件的最高移动速度240m/min时,检测位移分辨率1um;24m/min时,分辨率0.1um;最高分辨率可达0.01um。
对位置检测装置的要求:
1) 受温度、湿度的影响小,工作可靠,能长期保持精度,抗干扰能力强;
2) 在机床执行部件移动范围内,能满足精度和速度要求;
3) 使用维护方便,适应机床工作环境。
4) 成本低。
(一)数字式和模拟式测量(所获得的信号不同)
1.数字式测量
将被测量以数字的方式表示。测量信号一般为电脉冲,可直接送到数控装置进行比较处理和显示。这样的检测装置有:光栅检测装置、脉冲编码器。装置比较简单,抗干扰能力强。
2.模拟式测量
将被测量用连续变量表示。如:电压的幅值变化、相位变化。对相位变化的量可直接送数控装置与移相的指令电压进行比较,对幅值变化的量,可先将其转换为数字脉冲信号,再送数控装置进行比较和显示。这类装置有:旋转变压器、感应同步器。
(二)增量式和绝对式测量(测量方式不同)
1.增量式测量
只测出位移的增量,并用数字脉冲的个数来表示单位位移的数量。
由于位移的距离是由增量值累积求得,所以,一旦某处测量有误,则其后所得的位移距离都是错误的。
由于不能指示绝对坐标位置,当因事故断电停机检查,执行部件的位置发生变化后,不能由检修后的位置直接回到停机时的原位,而要先回到加工程序的起始位置,并计算出起点到停机位置的距离,才能用位移指令,令执行部件移回停机时的位置,以便继续加工。光栅、脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺都是增量式检测装置。
2.绝对式测量
能测出被测部件在某一绝对坐标系中的绝对坐标值,并以二进制或二十进制数码信号表示。需要转换成脉冲数字信号才能送去比较和显示。有:绝对式脉冲编码盘、三速式绝对编码盘。结构复杂,分辨率与位移量都受限制。
此外,根据安装测量位置,有直接测量和间接测量。
3. 数控机床伺服系统有什么概念简介
数控机床是数字控制机床的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成,它是数控机床的大脑。
1、数控机床开环伺服系统
数控机床开环伺服系统通常不带有位置检测元件,伺服驱动元件多为步进电动机,输入的数据经过数控系统的运算分配输出指令脉冲。指令脉冲控制步进电动机转动,再经过传动机构,使执行部件移动或转动。这种控制方式对执行机构的工作情况是不进行检测的指令发出去不再反馈回来,称为开环控制。这种控制方式调试方便,维修简单,成本低,但控制的精度和速度受到限制,一般适用于精度要求不高的中、小型数控设备。
2、闭环伺服系统
数控机床闭环伺服控制方式必须具备检测元件的条件检测元件直接安装在工作台上。当指令值发送到位置比较电路时,此时若工作台没有移动,没有反馈量,指令值使得伺服电动机转动,并带动工作台移动,此时检测元件将工作台实际位移量反馈回去,在位置比较电路中与指令值进行比较,用比较后得到的差值进行控制,直至差值消除为止,这就叫做闭环控制。
这种数控机床控制方式的优点是精度高、速度快,但调试和维修比较复杂、成本高,一般用于运动速度和精度要求较高的大、中型数控设备。
3、半闭环伺服系统
这种数控机床控制方式对工作台的实际位置不进行检测,而是通过与伺服电动机有的检测元件间接测量出伺服电动机的转角,进而推算出工作台的实际位移量,用此值与指令值进行比较,用差值实现控制。由于工作台没有完全包括在控制回路内,带动工作台移动的滚珠丝杠误差不能补偿,因而称之为半闭环伺服系统。半闭环伺服系统介于开环和闭环之间,精度比开环高,调试却比闭环容易,成本也较低,是广泛使用的一种数控系统。
4. 什么是开环、闭环、半闭环控制数控机床
开环的就是执行后没有检测步骤
半闭环就是执行后部分有检测步骤
闭环就是执行后部分有检测步骤,错误数据反馈到系统进行计算并更正错误。
5. 试述数控机床伺服系统的组成结构和基本要求
数控机床伺服系统的组成结构和基本要求:
一、数控机床伺服系统的组成结构:
1、数控机床伺服系统包括进给伺服系统和主轴伺服系统。数控机床伺服系统是数控系统和机床机械传动部件间的连接环节,是数控机床的重要组成部分。伺服系统是以机床运动部件位置为控制量的自动控制系统,它根据数控系统插补运算生成的位置指令,精确地变换为机床移动部件的位移(包括直线位移和角位移),直接反映了机床坐标轴跟踪运动指令和定位的性能。一般所说的伺服系统是指进给伺服系统。
2、进给伺服系统用于控制机床各坐标轴的切削进给运动,是一种精密的位置跟踪、定位系统,它包括速度控制和位置控制,是一般概念的伺服驱动系统;进给伺服系统主要由以下几个部分组成:伺服驱动电路、伺服驱动装置(电机)、位置检测装置、机械传动机构以及执行部件。进给伺服系统接受数控系统发出的进给位移和速度指令信号,由伺服驱动电路作一定的转换和放大后经伺服驱动装置和机械传动机构,驱动机床的执行部件进行工作进给和快速进给。
3、 主轴伺服系统用于控制机床主轴的旋转运动和切削过程中的转矩和功率,一般只以速度控制为主。
二、数控机床伺服系统的基本要求:
1、数控机床的高效率、高精度主要取决于进给伺服系统的性能。因此数控机床对进给伺服系统的位置控制、速度控制、伺服电动机、机械传动等方面都有很高的要求。
2、要求具有可逆行的能力:在加工过程中,机床工作台根据加工轨迹的要求,随时都可以实现正向或反向运动,同时要求在方向变化时,不应有反向间隙和运动的损失。数控机床一般采用具有削除反向间隙能力的传动机构,如滚珠丝杠。
3、要求具有较宽的调整范围:为适应不同的加工条件,数控机床要求进给在很宽的范围内无级变化。这就要求伺服电动机有很宽的调整范围和优异的调整特性。经过机械传动后电动机转速的变化范围即可转换为进给速度的变化范围。对一般数控机床而言,进给速度范围在0-24时都可以满足加工要求。通常在这样的速度范围还可以提出以下更细的技术要求。
1)在1-2400mm/min即1:2400调速范围内,要求均匀、稳定、无爬行、且速降小。
2)在1mm/min以下时具有一定的瞬时速度,但平均速度很低。
3)在零速度时,即工作台停止运动时,要求电动机有电磁转矩以维持定位精度,使定位误差不超过系统的允许范围,即电动机处于伺服锁定转态。
4、要求具有足够的传动刚性和较高的速度稳定性:伺服系统在不同的负载情况下或切削条件发生变化时应使进给系统速度稳定,即具有良好的静态与动太负载特性。刚性良好的系统,速度负载力矩变化的影响很小。通常要求承受的额定矩变化时静态速降应小于5%,动态速降应小于10%。
5、要求具有快速响应的能力:为保证轮廓切削开关的高精度和低的表面粗糙度,对位置伺服系统除了要求国交高的定位精度外,还要求有良好的快速响应特性,即要求跟踪指令信号的响应快速。这主要有两方面的要求;一是伺服系统处于频繁的启动、制动、加速、减速等动态过程时,为了提高生产效率和保证加工质量,要求加、减速度足够大,以缩短过渡过程时间,一般电动机速度由零到最大,或从最大减少到零,时间应控制在200MS以下,甚至少于几十毫秒,且速度变化时不应有超调;二是当负载突变时过渡过程恢复时间要短且无振荡,这样才能得到光滑的加工表面。
6、要求具有高精度:为了满足数控加工精度的要求,关键是保证数控机床的定位精度和进给精度。这是伺服系统性能的重要指标。位置伺服系统的定位精度一般要求能达到1pm甚至0.1pm,相应地,对伺服系统的分辨力也提出了要求。分辨力是指当伺服系统接受CNC送来的一个脉冲时工作台相应移动的距离,也称脉冲当量。系统力取决于系统稳定工作性能和所使用的位置检测元件。目前的闭环伺服系统都能达到1pm的分辨力(脉冲当量)。高精度数控机床可达到0.1pm的分辨力甚至更小。
7、要求低速时仍有较大的输入转矩。
8、低速时进给鸡翅要有大的转矩输出,以满足低速进给切削的要求。
6. 数控机床闭环伺服系统的反馈装置装在哪里
数控机床闭环伺服系统的反馈装置安装在实际需要检测的机械部件上。
比如光栅尺安装在X轴滑座上,圆光栅安装在B轴转台轴上等等。