進給伺服系統設計(伺服系統的動力方法設計)

伺服系統的設計包括：

伺服系統靜態設計的動態方法設計

伺服電機型號和電機機械系統參數相互匹配。

控制理論方法設計-控制器參數和動態性能指標

一，慣性匹配：

（1）。等效負載慣量JL計算

1.驅動轉子的慣性矩：

旋轉運動的動能：根據節能:推廣到多軸系統： 2.線性運動物體的等效慣性矩：

使用螺母驅動工作臺的示例：

線性運動臺的動能：

根據能量守恒，該能量被轉換為電動機軸的旋轉動能。

擴展為通用系統： 3.旋轉和線性耦合裝置的等效轉動慣量：（2）慣量匹配原理

1.步進電機的慣量匹配條件：

慣性負載的最大啟動頻率： 2.交直流伺服電機的慣量匹配原理：

使用慣性較小的直流伺服電機的伺服系統

對于使用大慣量直流伺服電機的伺服系統

2.匹配容量：

（1）計算等效扭矩

1.計算等效負載轉矩[TL]

根據能量守恒定律：

一些機械設備在軸上作用的載荷不止一個。此時，值為 2.計算等效摩擦轉矩[Tf]

由于機械設備損失的大部分功率是為了克服摩擦力，因此，基于等效摩擦轉矩的機械效率進行粗略估算即可完成任務：

3.計算等效轉動慣量[Ta]

電動機改變速度時，需要一定的加速轉矩。

（2個）伺服電機容量匹配原理

1.步進電機容量匹配

2.交流和直流伺服電機的容量匹配：

直流伺服電機的轉矩-速度特性曲線分為連續工作區域，間歇工作區域和加減速工作區域。電機轉矩選擇方法不同。在工程中，根據電動機加熱條件的等效原理，重復的短時工作系統等效于要選擇的電動機的連續工作系統。

3，速度匹配

對于動力電動機，額定速度越高，電動機尺寸越小，重量越輕。電機速度越高，傳動比越大，這有助于減小等效轉動慣量。增加了伺服電動機和電動機的負載能力。因此，電動機通常以高轉速和低轉矩運行。然而，機械裝置在低速和高轉矩條件下運行，因此有必要在伺服電動機和機械裝置之間匹配減速器。減速器的減速比應根據負荷分析合理選擇。

4.伺服電機選擇示例：

（1）步進電機選擇示例

工作臺（托架）的重量為W=2000N，托架導軌之間的摩擦系數為μ=0.06，最大車削切削力為FZ=2150N，y方向的切削分力Fy=2FZ=。 4300N（垂直于導軌），要求切削刀具的進給速度v1=10-500mm/min，快速沖程速度v2=3000mm/min，額定滾珠絲杠直徑d0=32mm，導程tsp=。 6mm，螺絲的總長度l=1400mm，滑架的最大行程為1150mm，定位精度為±0.01mm，選擇合適的步進電機。

圖4.18步進電動機驅動工作臺1.脈沖等效選擇：

在主要選擇中，三相步進電動機的步進角為0.75°/1.5°。步距角θ=0.75°，每轉脈沖數S=360°/θ=480。根據脈沖當量的定義，首先選擇的脈沖當量δ=0.01mm，可得到如下中間齒輪傳動比i 。

選擇小齒輪齒數Z1=20，Z2=25。模塊m=2

2.計算等效負載轉矩

（1）空載時的等效摩擦轉矩Tf

（2）轉動期間的等效負載轉矩TL 3.等效轉動慣量

（1）滾珠絲杠轉動慣量Jsp

（2）轉換為電機軸JW的滑架運動慣性矩（3）大齒輪Jg2的慣性矩（4）小齒輪Jg1的慣性矩 4.電動機型號

的主要選擇已知TL=241.4（N.cm。），JL=7.76（N.cm. s2），主要電機型號為110BF003，

此處可獲得最大靜態轉矩Tmax=800，轉子慣性Jm=4.7（N.cm. s2）。

慣性匹配和容量匹配條件

5.速度驗證

（1）檢查快進速度

當fmax=6000HZ時，檢查步進電機的工作轉矩-頻率曲線。

電動機轉矩Tm=90（Ncm）Tf=11.46，根據該頻率，可以計算最大進給率v2。

（2）檢查運行速度計算總之，您可以選擇這種類型的電動機

（2）DC伺服電動機選擇示例

線性位移脈沖當量δ=0.01mm，最大進給速度v2=6000mm/min，加速時間0.2s，移動重量W=2000N，移動速度6m/min，滑軌之間的摩擦系數μ=0.065，電機絲杠直接開車。絲杠的外徑為55mm，因此請選擇合適的DC伺服電機。

圖4.19直流伺服電動機驅動工作臺

1.根據脈沖當量確定導螺桿和齒輪比。

如果知道δ和編碼器分辨率，則可以知道步距角。

轉換為電動機軸 2.計算所需的電動機速度

編碼器軸的轉速

3.等效負載轉矩的計算

預緊力F2=F1/3=433.33（N） 4.等效轉動慣量的計算移動體

傳動體

5.電動機模型的主要選擇

TL=200.45（N.cm），JL=245（kg.cm2），電動機模型的主要選擇稱為CN-800-10，

。

此處可獲得最大靜態轉矩TR=830（N.cm），轉子慣性Jm=91（kg.cm2）。

6.計算電動機所需的轉矩Tm。