校平機伺服電機控制技術的發展應用

近年來，校平機伺服電機控制技術正朝著數字化、智能化的方向發展。伺服系統將電力電子器件、控制、驅動及保護等集為一體，并隨著數字脈寬調制技術、特種電機材料技術、微電子技術及現代控制技術的進步，經歷了從步進到直流，進而到交流的發展歷程。
　　一、校平機伺服控制系統
　　(一)開環伺服系統開環伺服系統不設置檢測反饋裝置，不構成運動反饋控制回路，電動機按裝置發出的指令脈沖工作，對運動誤差沒有檢測反饋和處理修正過程，采用步進電機作為驅動器件，精度   取決于步進電動機的步距角精度和機械部分的傳動精度，難以達到要求。步進電動機的轉速不可能很高，運動部件的速度受到限制。但步進電機結構簡單、、成本低，且其控制電路也簡單。所以開環控制系統多用于精度和速度要求不高的經濟型設備。
　　(二)半閉環伺服系統
　　半閉環伺服系統采用內裝于電機內的脈沖編碼器，無刷旋轉變壓器或測速發電機作為位置速度檢測器件來構成半閉環位置控制系統，其系統的反饋信號取自電機軸或絲桿上，進給系統中的機械傳動裝置處于反饋回路之外，其剛度等非線性因素對系統穩定性沒有影響，安裝調試比較方便。定位精度與機械傳動裝置的精度有關，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足的程度。故半閉環伺服系統在數控校平機生產線中應用很廣。
　　(三)全閉環伺服系統
　　閉環伺服系統主要由比較環節、伺服驅動放大器，進給伺服電動機、機械傳動裝置和直線位移測量裝置組成。對機床運動部件的移動量具有檢測與反饋修正功能，采用直流伺服電動機或交流伺服電動機作為驅動部件。可以采用直接安裝在工作臺的光柵或感應同步器作為位置檢測器件，來構成的全閉環位置控制系統。系統的直線位移檢測器安裝在移動部件上，其精度主要取決于位移檢測裝置的精度和靈敏度，其產生的加工精度比較高。但機械傳動裝置的剛度、摩擦阻尼特性、反向間隙等各種非線性因素，對系統穩定性有很大影響，使閉環進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越
　　(一)低頻特性好
　　步進電機易出現低速時低頻振動現象。交流伺服電機不會出現此現象，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，便于系統調整。
　　(二)速度響應快
　　步進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°的步進電機的脈沖當量的1/655。
　　(四)過載
　　步進電機不具有過載能力，為了克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩，選型時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，可用于克服啟動瞬間的慣性力矩。
　　(五)矩頻特性佳
　　步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時轉矩會急劇下降，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，即在其額定轉速以內，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的發展推動加工技術的高速高精化。90年代以來，數控系統逐漸應用伺服電機作為驅動器件。交流伺服電機內是無刷結構，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，傳感器檢測技術的發展也地提高了交流電動機調速系統的動態響應性能和定位精度。交流伺服電機調速系統一般選用無刷旋轉變壓器、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的響應時間。伺服電動機本身也在向高速方向發展，與上述高速編碼器配合實現了60m/min甚至100m/min的進給和1g的加速度。為高速時電動機旋轉   加平滑，改進了電動機的磁路設計，并配合高速數字伺服軟件，可電動機即使在小于1μm轉動時也顯得平滑而無爬行。