以旋转变压器为测量元件的7M CNC伺服系统.docx

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1、以旋转变压器为测量元件的7MCNC伺服系统以旋转变压器为测量元件的7MCNC伺服系统导语：以旋转变压器为测量元件的7MCNC伺服系统1软件局部与7360系统的伺服控制一样，7M系统也是采用实时中断实现伺服控制的。与7360系统不同的是，7M系统的差补计算局部每8ms进展一次，计算出8ms内工作台的进给量Dci，而位置控制局部那么每4ms计算一次，将计算结果作为一个4ms的进给指令，经过计算机接口输出。位置控制局部的计算经过为：1跟随误差的计算。设上一个4ms开场时工作台的实际位置为DFi-1，从位置检测组件获得的上一个4ms内工作台实际位置增量为DFi，那么本次4ms周期开场时工作台的实际位置

2、为514设上一个4ms完毕时指令位置为Dci-1，那么，本次4ms的指令位置为515因此，本周期的伺服系统跟随误差，或者称位置偏向为 (516) (2)进给速度指令的计算。与7360系统一样，为了控制的需要，要将跟随误差转化为进给速度指令，即根据E值的大小，按下式求出进给速度指令vDA值，即 (517)此外，由于位置控制系统十分是速度控制装置的零点有误差，在给定的速度指令电压为零时，速度控制装置的输出电压不为零，使直流伺服电机(执行元件)仍以慢速旋转。因此，需在软件中补加一个零点偏移补偿量S，使补偿后的直流伺服电机停顿旋转。所以，实际的速度指令值的计算应为(518)2硬件局部 (1)位置控制输

3、出组件。位置控制输出组件线路如图5-55所示，速度指令存放器存放从工业处理机来的速度指令值vDA,其012二进制位存放速度值，第14位是符号位，最大指令值为+8191，最小指令值为-8191。数模转换器由可预置数的减法计数器组成，定时向计数器置入速度指令值，然后以一定的速率减到零，可将数字量的速度指令值转换为调宽脉冲MP，脉冲周期即是置数周期，脉冲宽度与vDA成正比。在7M系统中，为了减少电路误差对精度的影响，将数模转换器的减法计数器分成粗计数器(912位)和精计数器(08位)两局部。两个计数器的置数周期T均为128s，粗计数器的计数时钟为125kHz，最大计数值为15；精计数器的计数时钟为4

4、kHz，最大计数值为511。调宽脉冲是不带符号的，为此，需将MP变换成可表示正负值的调宽脉冲NP。此外，为了输出电平稳定准确，还需将脉冲变换成标准幅值，完成这一功能的电路是模拟开关。关于模拟开关电路参见鉴幅式伺服系统一节的检波器线路。滤波放大器由运算放大器T1和T2等组成，如图5-55所示。T1是放大倍数为1的高输入阻抗电路，T2将粗精调宽脉冲NPC和NPF按16倍的比例混合，并且滤掉脉冲成分，将直流成分放大到所需的电压VP。图5-55位置控制输出组件线路图按图5-55的滤波放大电路，可写出VP的计算公式： (519)当VNPC和VNPF均为2.5V(相当于vDA=0)时，VP应为零，将各电阻

5、值代入上式，可求得标准电压VRD为2.0238V。那么，VP就可表示为 (520)根据选用的执行元件不同，VP还要转换成驱动这些执行元件所需的形式，即还要经驱动放大环节，如伺服阀放大器、可控硅驱动线路等。 (2)位置检测组件。位置检测组件由检波器、电压频率转换器和sin/cos发生器、实际位置计数器等电路组成，其方框图如图5-56所示。图5-56位置检测装置方框图由sin/cos发生器产生的8kHz的正弦余弦电压被送到旋转变压器的定子绕组(或者感应同步器的滑尺)，在旋转变压器的转子绕组(或者感应同步器的定尺)上感应出电压信号VC。VC作为输入信号送到检测装置，先经过10kHz低通滤波器滤去信号

6、的高次谐波成分和干扰信号。滤波器的输出被送到检波器，把沟通信号变换为直流信号VE。再经过6kHz低通滤波器滤去8kHz的脉动成分，输出平滑的直流电压VF，VF送到电压频率转换电路，转换为频率与VF成正比的脉冲CVFC,VF还被送到符号检测电路，检出VF的符号SIGN。CVFC和SIGN经同步电路后，被送到sin/cos发生器和实际位置计数器，以控制旋转变压器激磁信号中电气角的变化，并根据角产生脉宽调制的正弦余弦电压，同时，使计数器计数，计出的数字表示一段时间内坐标位置的挪动量DFi。电压频率转换电路和低通滤波器、检波器线路参考鉴幅式伺服系统。图5-57脉宽调制式的sin/cos发生器的方框图脉

7、宽调制式的sin/cos发生器的方框图如图5-57所示。它由混合电路、两套分频比为1000的计数器和正弦余弦波形组合门电路以及驱动器等组成。混合电路的作用是根据脉冲CVFC及其符号SIGN，使计数器1多计脉冲CVFC所表示的数和使计数器2少计CVFC所表示的数；或者使计数器1少计CVFC所表示的数和使计数器2多计CVFC所表示的数。在混合电路中有一只J-K触发器作为计数器，所以sin/cos发生器总分频比为2000。当计数器的计数脉冲是16MHz时，计数器输出频率为8KHz的方波，相当于2rad的脉冲数为2000，每个脉冲为/1000rad。脉宽调制式的正弦余弦波形可用波形合成的方法产生。假如

8、计数器的输出波形A滞后角，计数器1的另一端输出B比A滞后90；计数器2的输出C导前角，计数器2的另一个输出D比C滞后90。再把A，B，C，D四个波形加到组合门电路，合成E，F，G，H的工作波形，其逻辑关系为此组合电压经驱动电路加到旋转变压器或者感应同步器的鼓励绕组两端，鼓励绕组上实际承受的电压是两端电压的偏向值，即此V1和V2就是所要求的余弦和正弦调宽脉冲的波形，各工作波形如图558所示。图中为脉冲宽度的相角，可在0360范围内变化。用傅里叶级数分析，可得出sin和cos函数的根本成分为 (521) (522)式中为角频率，2f，此处，f是正弦和余弦波形的频率，本系统中采用8kHz。图5-58sin/cos发生器工作波形