毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

一．伺服控制系统的简介

传统的数控转台驱动装置为高速伺服电机和齿轮传动或蜗轮蜗杆传动。它们在转台启动、急停、加速、减速状态下，有可能导致弹性变形、反向间隙，从而导致机械振动、热变形、动态响应速度慢等，最终难以实现高精度和高响应速度的要求。

直驱转台将力矩电机转子直接带动负载，并在电机轴上加测速装置，配上控制器，利用测速装置输出的电压和控制器给定的电压相比，来自动调节电机的端电压，使电机稳定。直接驱动技术因其传动系统刚性好，无传动间隙、无磨损和可靠性高等诸多优点，在航空制造业和高速加工中心设备等领域的应用越来越广泛。直接驱动技术最典型的应用就是电主轴、力矩电机和直线电机^［1］。直接驱动电机伺服系统与传统的旋转电动机 减速机构驱动方式相比，虽然消除了中间传动机构所带来的弹性变形、间隙、摩擦等因素对系统精度的影响，但也使各种干扰不经过任何中间环节的衰减直接传到电机上，增加了电气电子控制上的难度^［2］。力矩电机在控制上对系统的刚性、抗干扰能力和鲁棒性等方面提出了更高的要求，所以必须针对力矩电机的具体特点，采用相对先进的、复杂的而且更有效的控制算法，以力矩电机为控制对象，详细介绍其伺服驱动系统的控制单元和功率变换电路设计。

伺服驱动技术作为数控机床关键技术之一，在20世纪最后10年间，微处理器(特别是数字信号处理器DSP)技术、电力电子技术、网络技术、控制技术的发展为伺服动技术的进一步发展奠定了良好的基础。伺服驱动系统主要包括进给伺服系统、主轴伺服系统。伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。在很多情况下伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）,数控机床的进给伺服系统是以机械运动的驱动设备电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装攫为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统，控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动的要求，交流伺服系统具有良好的伺服特性。其宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能,使其动、静态特性已超越直流伺服系统。同时可实现弱磁高速控制,拓宽了系统的调速范围,适应了高性能伺服驱动的要求^［3］。在数控机床加工过程中,不但要求数控机床具有更高的技术性能和功能,还要求有更高的安全性和可靠性。就主轴控制而言,若在切削中出现: (1)由于背吃刀量过大或刀钝导致主轴突然堵转; (2)主轴电机变频器故障或使能信号断开导致主轴转速下降或停止。以上两种情况发生时,应使主轴及进给坐标轴立即停止。

二．国内外发展现状

近年来，伺服驱动技术因其传动系统刚性好，无传动间隙、无磨损和可靠性高等诸多优点，在航空制造业和高速加工中心设备等领域的应用越来越广泛。直接驱动技术最典型的应用就是电主轴、力矩电机和直线电机^［4］。

力矩电机的优势在于:

1、采用直接驱动，无需减速机构，具有高动态性能和高可靠性，为负载提供大转矩。

2、零间隙、高定位精度。因为直接驱动没有中间机械传动环节，无传动间隙，所以