伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

1、精選ppt 華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院精選ppt1第第7章章 數(shù)控加工技術(shù)的展望數(shù)控加工技術(shù)的展望 7.1 數(shù)控機(jī)床主機(jī)的發(fā)展數(shù)控機(jī)床主機(jī)的發(fā)展7.2 數(shù)控加工控制系統(tǒng)的發(fā)展數(shù)控加工控制系統(tǒng)的發(fā)展7.3 伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢7.4 柔性制造技術(shù)的發(fā)展柔性制造技術(shù)的發(fā)展7.5 基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控加工技術(shù)基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控加工技術(shù)精選ppt2u伺服系統(tǒng)中的控制信息用數(shù)字量來處理伺服系統(tǒng)中的控制信息用數(shù)字量來處理u隨著數(shù)字信號微處理器速度的大幅度提高，伺服隨著數(shù)字信號微處理器速度的大幅度提高，伺服系統(tǒng)的信息處理可完全用軟件來完成，這就是當(dāng)系統(tǒng)的信息處理可完全

2、用軟件來完成，這就是當(dāng)前所說的前所說的“數(shù)字伺服數(shù)字伺服”u伺服驅(qū)動系統(tǒng)全數(shù)字化伺服驅(qū)動系統(tǒng)全數(shù)字化l伺服驅(qū)動內(nèi)部控制的數(shù)字化，伺服驅(qū)動內(nèi)部控制的數(shù)字化，l伺服驅(qū)動到數(shù)控系統(tǒng)接口的數(shù)字化伺服驅(qū)動到數(shù)控系統(tǒng)接口的數(shù)字化l測量單元的數(shù)字化測量單元的數(shù)字化1. 全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)7.3 伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢精選ppt3u全數(shù)字控制伺服系統(tǒng)可以采用以下新技術(shù)，達(dá)到全數(shù)字控制伺服系統(tǒng)可以采用以下新技術(shù)，達(dá)到高速度和高精度的要求高速度和高精度的要求前饋控制：引入前饋控制，實(shí)際上構(gòu)成了具有反饋和前饋控制：引入前饋控制，實(shí)際上構(gòu)成了具有反饋和前饋復(fù)合控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)前饋復(fù)合控制

3、的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)預(yù)測控制：通過預(yù)測機(jī)床伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)來調(diào)節(jié)預(yù)測控制：通過預(yù)測機(jī)床伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)來調(diào)節(jié)輸入控制量，以產(chǎn)生符合要求的輸出輸入控制量，以產(chǎn)生符合要求的輸出學(xué)習(xí)控制或重復(fù)控制：適合于周期性重復(fù)操作控制指學(xué)習(xí)控制或重復(fù)控制：適合于周期性重復(fù)操作控制指令情況的加工，可以獲得高速、高精度令情況的加工，可以獲得高速、高精度1. 全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)7.3 伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢精選ppt4u數(shù)字伺服系統(tǒng)運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)，具有下列特性數(shù)字伺服系統(tǒng)運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)，具有下列特性l采用現(xiàn)代控制理論，通過計算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)最佳控制采用現(xiàn)代控制理論，通過計算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)最佳控制l數(shù)

4、字伺服系統(tǒng)是一種離散系統(tǒng)，它是由采樣器和保持器兩數(shù)字伺服系統(tǒng)是一種離散系統(tǒng)，它是由采樣器和保持器兩個基本環(huán)節(jié)組成的個基本環(huán)節(jié)組成的l 數(shù)字伺服系統(tǒng)具有較高的動、靜態(tài)精度數(shù)字伺服系統(tǒng)具有較高的動、靜態(tài)精度l系統(tǒng)一般的情況下會配有系統(tǒng)一般的情況下會配有SERCOS(Serial Real-time Communication System，串行實(shí)時通訊系統(tǒng)，串行實(shí)時通訊系統(tǒng))板。與現(xiàn)場板。與現(xiàn)場總線相比，它可以實(shí)現(xiàn)高速位置閉環(huán)控制，可以處理多個總線相比，它可以實(shí)現(xiàn)高速位置閉環(huán)控制，可以處理多個運(yùn)動軸的控制，同時可以采用精確、高效的光纖接口，光運(yùn)動軸的控制，同時可以采用精確、高效的光纖接口，光纖連接

5、可以確保通訊過程的無噪音，簡化模塊之間的電纜纖連接可以確保通訊過程的無噪音，簡化模塊之間的電纜連接，提高系統(tǒng)的可靠性。連接，提高系統(tǒng)的可靠性。1. 全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)7.3 伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢精選ppt5u電機(jī)的改進(jìn)、驅(qū)動方式的改進(jìn)和具備更高運(yùn)行速率的電機(jī)的改進(jìn)、驅(qū)動方式的改進(jìn)和具備更高運(yùn)行速率的DSP等是伺服驅(qū)動系統(tǒng)向著高速、高精、高性能化邁進(jìn)的先決等是伺服驅(qū)動系統(tǒng)向著高速、高精、高性能化邁進(jìn)的先決條件條件u電機(jī)方面的改進(jìn)主要包括電機(jī)永磁材料性能的改進(jìn)、更好電機(jī)方面的改進(jìn)主要包括電機(jī)永磁材料性能的改進(jìn)、更好的磁鐵安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計，的磁鐵安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計， 逆變器驅(qū)

6、動電路的優(yōu)化、加減速逆變器驅(qū)動電路的優(yōu)化、加減速運(yùn)動的優(yōu)化、再生制動和能量反饋以及更好的冷卻方式運(yùn)動的優(yōu)化、再生制動和能量反饋以及更好的冷卻方式u驅(qū)動方式的改進(jìn)方面如采用無齒槽效應(yīng)的高性能旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動方式的改進(jìn)方面如采用無齒槽效應(yīng)的高性能旋轉(zhuǎn)電機(jī)和采用直線電機(jī)的線性伺服驅(qū)動方式和采用直線電機(jī)的線性伺服驅(qū)動方式2. 高速度、高精度、高性能化高速度、高精度、高性能化 7.3 伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢精選ppt62. 高速度、高精度、高性能化高速度、高精度、高性能化 u德國倍福德國倍福(Beckhoff)AX5000伺服伺服驅(qū)動器驅(qū)動器電流控制環(huán)最快可達(dá)電流控制環(huán)最快可達(dá)31.25s速度

7、控制環(huán)最快可達(dá)速度控制環(huán)最快可達(dá)125s位置控制環(huán)最快可達(dá)位置控制環(huán)最快可達(dá)125s支持高動態(tài)性能的運(yùn)動控制支持高動態(tài)性能的運(yùn)動控制任務(wù)任務(wù)集成了高性能的集成了高性能的EtherCAT實(shí)實(shí)時以太網(wǎng)通訊技術(shù)時以太網(wǎng)通訊技術(shù)7.3 伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢精選ppt7u通過通過Internet及時了解伺服系統(tǒng)的參數(shù)及時實(shí)運(yùn)行情況，及時了解伺服系統(tǒng)的參數(shù)及時實(shí)運(yùn)行情況，并可根據(jù)嵌入的預(yù)測性維護(hù)技術(shù)，及時了解如電流、負(fù)載并可根據(jù)嵌入的預(yù)測性維護(hù)技術(shù)，及時了解如電流、負(fù)載的變化情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時預(yù)警的變化情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時預(yù)警u模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家控制已運(yùn)用到伺服驅(qū)動系模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

8、和專家控制已運(yùn)用到伺服驅(qū)動系統(tǒng)中，是當(dāng)前比較典型的智能控制方法統(tǒng)中，是當(dāng)前比較典型的智能控制方法u伺服驅(qū)動系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化及其它功能模塊均得到了伺服驅(qū)動系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化及其它功能模塊均得到了長足發(fā)展，根據(jù)設(shè)計使用者的不同要求及不同模塊的功能長足發(fā)展，根據(jù)設(shè)計使用者的不同要求及不同模塊的功能及參數(shù)實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)的模塊化設(shè)計及參數(shù)實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)的模塊化設(shè)計3. 網(wǎng)絡(luò)化、智能化、模塊化網(wǎng)絡(luò)化、智能化、模塊化 7.3 伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢精選ppt8u直接驅(qū)動裝置直接與負(fù)載相聯(lián)，省掉了機(jī)械傳動元件，故直接驅(qū)動裝置直接與負(fù)載相聯(lián)，省掉了機(jī)械傳動元件，故傳動鏈最短傳動鏈最短由于

9、驅(qū)動裝置的動態(tài)性能明顯提高，故生產(chǎn)效率較高由于驅(qū)動裝置的動態(tài)性能明顯提高，故生產(chǎn)效率較高由于調(diào)節(jié)質(zhì)量好和定位精度高，所以產(chǎn)品質(zhì)量提高了由于調(diào)節(jié)質(zhì)量好和定位精度高，所以產(chǎn)品質(zhì)量提高了由于取消了許多磨損件，因而生命周期的成本很少由于取消了許多磨損件，因而生命周期的成本很少簡化了機(jī)床設(shè)計和機(jī)床結(jié)構(gòu)簡化了機(jī)床設(shè)計和機(jī)床結(jié)構(gòu)u直線伺服系統(tǒng)采用的是一種直接驅(qū)動方式，帶來了旋轉(zhuǎn)驅(qū)直線伺服系統(tǒng)采用的是一種直接驅(qū)動方式，帶來了旋轉(zhuǎn)驅(qū)動方式無法達(dá)到的性能指標(biāo)，如加速度可達(dá)動方式無法達(dá)到的性能指標(biāo)，如加速度可達(dá)3g以上，為傳以上，為傳統(tǒng)驅(qū)動裝置的統(tǒng)驅(qū)動裝置的10-20倍，進(jìn)給速度是傳統(tǒng)的倍，進(jìn)給速度是傳統(tǒng)的4-5倍

10、倍4. 直線伺服系統(tǒng)直線伺服系統(tǒng) 7.3 伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢精選ppt9u采用直線電機(jī)和智能化全數(shù)字直接驅(qū)動控制系統(tǒng)為特征的高速加工中采用直線電機(jī)和智能化全數(shù)字直接驅(qū)動控制系統(tǒng)為特征的高速加工中心心u世界上第一臺展出的直線電機(jī)直接驅(qū)動的高速加工中心是世界上第一臺展出的直線電機(jī)直接驅(qū)動的高速加工中心是1993年展出年展出的的XHC240型加工中心型加工中心u應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床上的主要有高精度、高頻響、小行程直線電動機(jī)與大應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床上的主要有高精度、高頻響、小行程直線電動機(jī)與大推力、長行程、高精度直線電動機(jī)兩類推力、長行程、高精度直線電動機(jī)兩類l2000年年DMG公司已有公司已有

11、28種機(jī)型采用直線電動機(jī)驅(qū)動，年產(chǎn)種機(jī)型采用直線電動機(jī)驅(qū)動，年產(chǎn)1500多多臺，約占總產(chǎn)量的臺，約占總產(chǎn)量的1/3lMAZAK公司也將推出基于直線伺服系統(tǒng)的超音速加工中心，切公司也將推出基于直線伺服系統(tǒng)的超音速加工中心，切削速度削速度2720m/s，主軸最高轉(zhuǎn)速，主軸最高轉(zhuǎn)速80000r/min，快移速度，快移速度500m/min，加速度加速度6g4. 直線伺服系統(tǒng)直線伺服系統(tǒng) 7.3 伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢精選ppt10u作為機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動主流的永磁直線伺服電動機(jī)有作為機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動主流的永磁直線伺服電動機(jī)有兩大發(fā)展方向兩大發(fā)展方向大推力：通過電動機(jī)結(jié)構(gòu)、磁路形式和冷卻結(jié)構(gòu)的特大推

12、力：通過電動機(jī)結(jié)構(gòu)、磁路形式和冷卻結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計，以獲得更大的推力，從而滿足大型機(jī)床強(qiáng)力殊設(shè)計，以獲得更大的推力，從而滿足大型機(jī)床強(qiáng)力切削加工的要求切削加工的要求高精度：通過直線電動機(jī)磁路設(shè)計、磁場優(yōu)化設(shè)計以高精度：通過直線電動機(jī)磁路設(shè)計、磁場優(yōu)化設(shè)計以及繞組形式設(shè)計，盡量減小直線電動機(jī)的靜態(tài)和動態(tài)及繞組形式設(shè)計，盡量減小直線電動機(jī)的靜態(tài)和動態(tài)端部效應(yīng)所引起的推力波動端部效應(yīng)所引起的推力波動4. 直線伺服系統(tǒng)直線伺服系統(tǒng) 7.3 伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢精選ppt11u電主軸單元將主軸電機(jī)直接裝在了主軸單元內(nèi)部，省去了皮帶、齒輪、電主軸單元將主軸電機(jī)直接裝在了主軸單元內(nèi)部，省去了皮帶、齒輪、聯(lián)軸節(jié)等中間變速和傳動裝置，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)與主軸的零傳動聯(lián)軸節(jié)等中間變速和傳動裝置，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)與主軸的零傳動u電主軸是現(xiàn)代高檔數(shù)控機(jī)械的關(guān)鍵部件，成為現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的主要特電主軸是現(xiàn)代高檔數(shù)控機(jī)械的關(guān)鍵部件，成為現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的主要特征之一征之一u具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、效率高、噪聲低、振動小和精度高等特點(diǎn)具有結(jié)構(gòu)簡單緊