1、1第四章第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)概述開環(huán)步進(jìn)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直流伺服控制系統(tǒng)交流伺服控制系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)234 進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)主要的子系統(tǒng)。如果說(shuō)CNC裝置是數(shù)控系統(tǒng)的”大腦大腦”，是發(fā)布“命令”的“指揮所指揮所”，那么進(jìn)給伺服系統(tǒng)則是數(shù)控系統(tǒng)的“四肢四肢”，是一種“執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)行機(jī)構(gòu)”。它忠實(shí)地執(zhí)行由CNC裝置發(fā)來(lái)的運(yùn)動(dòng)命令，精確控制執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)方向、進(jìn)給速度與位移量。5一、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的定義及組成一、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的定義及組成1、定義： 進(jìn)給伺服系統(tǒng)(Feed Servo System)以移動(dòng)部件的位置位置和速度速度作為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)。6從控制角度上，一般電氣伺服系統(tǒng)三

2、閉環(huán)結(jié)構(gòu)：電流、速度、位置。7p數(shù)控伺服：位置位置和速度速度u位置環(huán)的輸入信號(hào)是計(jì)算機(jī)給出的指令信號(hào)和位置檢測(cè)裝置反饋的位置信號(hào)，負(fù)反饋u指令信號(hào)向位置環(huán)送去加數(shù)，反饋信號(hào)送去減數(shù)速度環(huán)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，由速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器及功率放大器等部分組成速度環(huán)的輸入：一個(gè)是位置環(huán)的輸出，作為速度環(huán)的指令信號(hào)送給速度環(huán)；另一個(gè)是電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置測(cè)得的速度信號(hào)作為負(fù)反饋送給速度環(huán)。82. 組成：進(jìn)給伺服系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：位置位置控制單元控制單元；速度控制單元；驅(qū)動(dòng)元件速度控制單元；驅(qū)動(dòng)元件(電機(jī)電機(jī))；檢測(cè)與；檢測(cè)與反饋單元；機(jī)械執(zhí)行部件反饋單元；機(jī)械執(zhí)行部件。910 、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

3、、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制和驅(qū)動(dòng)裝置組成。 、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)是進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)力部件，它提供執(zhí)行運(yùn)動(dòng)所需的動(dòng)力，在數(shù)控機(jī)床上常用的電機(jī)有： u步進(jìn)電機(jī) u直流伺服電機(jī)u交流伺服電機(jī)u直線電機(jī)。 11 5、速度控制單元主要作用、速度控制單元主要作用：接受來(lái)自位置控制單元的速度指令信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)運(yùn)算(目的是穩(wěn)速目的是穩(wěn)速)，將其變換成電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制量(頻率，電壓等頻率，電壓等)，再經(jīng)功率放大部件將其變換成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電量，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)按要求運(yùn)行。簡(jiǎn)言之：調(diào)節(jié)、變換、功放調(diào)節(jié)、變換、功放。6、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)（、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)（與主運(yùn)動(dòng)（主軸）系統(tǒng)比較）：q功率相對(duì)較??；q控制

4、精度要求高；q控制性能要求高，尤其是動(dòng)態(tài)性能。121、調(diào)速范圍要寬且要有良好的穩(wěn)定性(在調(diào)速范圍內(nèi))調(diào)速范圍調(diào)速范圍： 一般要求： 穩(wěn)定性穩(wěn)定性：指輸出速度的波動(dòng)要少，尤其是在低速時(shí)的平穩(wěn)性顯得特別重要。minmaxFFRNminmin.minmm1Fmm1010000RN且132、輸出位置精度要高p靜態(tài)：靜態(tài)：定位精度和重復(fù)定位精度要高，即定位誤差和重復(fù)定位誤差要小。(尺寸精度)p動(dòng)態(tài)：動(dòng)態(tài)：跟隨精度，這是動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，用跟隨誤差表示。 (輪廓精度) p靈敏度要高，有足夠高的分辯率。14 3、負(fù)載特性要硬、負(fù)載特性要硬 在系統(tǒng)負(fù)載范圍內(nèi)，在系統(tǒng)負(fù)載范圍內(nèi)，l當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，輸出速度應(yīng)基當(dāng)負(fù)載變

5、化時(shí)，輸出速度應(yīng)基本不變。即本不變。即F盡可能小盡可能?。籰當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，要求速度的恢當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，要求速度的恢復(fù)時(shí)間短且無(wú)振蕩。即復(fù)時(shí)間短且無(wú)振蕩。即t盡可盡可能短；能短；l應(yīng)有足夠的過(guò)載能力，以滿足應(yīng)有足夠的過(guò)載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。（高速恒低速大轉(zhuǎn)矩的要求。（高速恒功率，低速恒轉(zhuǎn)矩）功率，低速恒轉(zhuǎn)矩）這就要求伺服系統(tǒng)有良好的靜態(tài)這就要求伺服系統(tǒng)有良好的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)剛度。與動(dòng)態(tài)剛度。 t F t F154、響應(yīng)速度快且無(wú)超調(diào)響應(yīng)速度快且無(wú)超調(diào) 這是對(duì)伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的要求，即在無(wú)超調(diào)的前提下，執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)速度的建立時(shí)間 tp 應(yīng)盡可能短。 通常要求從 0Fmax（Fmax0），其時(shí)

6、間應(yīng)小于200ms，且不能有超調(diào)，否則對(duì)機(jī)械部件不利，有害于加工質(zhì)量。 t F tp165、能可逆運(yùn)行和頻繁靈活啟停。6、系統(tǒng)的可靠性高，維護(hù)使用方便，成本低。綜上所述：u對(duì)伺服系統(tǒng)的要求包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性兩方面；u對(duì)高精度的數(shù)控機(jī)床，對(duì)其動(dòng)態(tài)性能的要求更嚴(yán)。171按調(diào)節(jié)理論分類（1）開環(huán)伺服系統(tǒng) （2）閉環(huán)伺服系統(tǒng) （3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)指令指令驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)工作臺(tái)工作臺(tái)脈沖脈沖伺服電機(jī)伺服電機(jī)速度檢測(cè)速度檢測(cè)速度控制速度控制位置控制位置控制位置檢測(cè)位置檢測(cè)伺服電機(jī)伺服電機(jī)速度控制速度控制位置控制位置控制工作臺(tái)工作臺(tái)脈沖編碼器脈沖編碼器指令指令18開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)沒有位置測(cè)量裝置

7、，信號(hào)流是單向的（數(shù)控裝置進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。電機(jī)電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件機(jī)械執(zhí)行部件A相、相、B相相C相、相、f、nCNC插補(bǔ)指令插補(bǔ)指令脈沖頻率脈沖頻率f脈沖個(gè)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)n換算換算脈沖環(huán)形脈沖環(huán)形分配變換分配變換功率功率放大放大1920u無(wú)位置反饋，精度相對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)講不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和精度。u一般以功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。u這類系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。21半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示，是從驅(qū)動(dòng)裝置(常用伺服

8、電機(jī))或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，不是直接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置。位置控制調(diào)位置控制調(diào)節(jié)器節(jié)器速度控制速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單檢測(cè)與反饋單元元位置控制單元位置控制單元速度控制單元速度控制單元+-電機(jī)電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)插補(bǔ)指令指令實(shí)際實(shí)際位置位置反饋反饋實(shí)際實(shí)際速度速度反饋反饋2223u半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。u由于絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差難以消除，因此，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。但可對(duì)這類誤差進(jìn)行補(bǔ)償，因而仍可獲得滿意的精度。u半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

9、、調(diào)試方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代CNC機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。24全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示，直接對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)。位置控制調(diào)節(jié)位置控制調(diào)節(jié)器器速度控制速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋檢測(cè)與反饋單元單元位置控制單元位置控制單元速度控制單元速度控制單元+-電機(jī)電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)插補(bǔ)指令指令實(shí)際實(shí)際位置位置反饋反饋實(shí)際實(shí)際速度速度反饋反饋2526u從理論上講，可以消除整個(gè)驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動(dòng)量。具有很高的位置控制精度。 u由于位置環(huán)內(nèi)的許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的

10、設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。u該系統(tǒng)主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床以及較大型的數(shù)控機(jī)床等。272按使用的執(zhí)行元件分類 （1）電液伺服系統(tǒng)：電液脈沖馬達(dá)和電液伺服馬達(dá)。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：在低速下可以得到很高的輸出力矩，剛性好，時(shí)間常數(shù)小、反應(yīng)快和速度平穩(wěn)。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：液壓系統(tǒng)需要供油系統(tǒng)，體積大。噪聲、漏油。28（2）電氣伺服系統(tǒng)：伺服電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、交流電機(jī)、直線電機(jī)） 優(yōu)點(diǎn)：操作維護(hù)方便，可靠性高操作維護(hù)方便，可靠性高。 10 直流伺服系統(tǒng)：直流伺服系統(tǒng)：進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用大慣量寬調(diào)速永磁直流伺服電機(jī)和中小慣量直流伺服電機(jī)；主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用它激直流伺服電機(jī)。 優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速

11、性能好調(diào)速性能好。缺點(diǎn)：有電刷，速度不高有電刷，速度不高。 20 交流伺服系統(tǒng)：交流伺服系統(tǒng)：交流感應(yīng)異步伺服電機(jī)（一般用于主軸伺服系統(tǒng)）和永磁同步伺服電機(jī)（一般用于進(jìn)給伺服系統(tǒng)）。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需維護(hù)、適合于在惡劣環(huán)境下工結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需維護(hù)、適合于在惡劣環(huán)境下工作。動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、轉(zhuǎn)速高和容量大作。動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、轉(zhuǎn)速高和容量大。293按被控對(duì)象分類 （1）進(jìn)給伺服系統(tǒng) 指一般概念的位置伺服系統(tǒng)，包括速度控制環(huán)和位置控制環(huán)。 （2）主軸伺服系統(tǒng) 只是一個(gè)速度控制系統(tǒng)。 C 軸控制功能。4按反饋比較控制方式分類 （1）脈沖、數(shù)字比較伺服系統(tǒng) （2）相位比較伺服系統(tǒng) （3）幅值比較伺服系統(tǒng) （4）

12、全數(shù)字伺服系統(tǒng)3031 步進(jìn)電機(jī)一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移（或線位移）的控制電機(jī)。 對(duì)它送一個(gè)控制脈沖，其轉(zhuǎn)軸就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，稱為一步。324-2 4-2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一.步進(jìn)電機(jī)的種類、結(jié)構(gòu)與工作原理 反應(yīng)式：反應(yīng)式：定子有多相磁極，其上有勵(lì)磁繞組，轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，用軟磁材料制成，由被勵(lì)磁的定子繞組產(chǎn)生反應(yīng)力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行 激磁式：激磁式：定子結(jié)構(gòu)與反應(yīng)式相似，轉(zhuǎn)子用永磁材料制成或有勵(lì)磁繞組，由電磁力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行。33 伺服步進(jìn)電機(jī)伺服步進(jìn)電機(jī)（快速步進(jìn)電機(jī)），輸出力矩在百分之幾 至十分之幾Nm，只能帶動(dòng)小負(fù)載，加上液壓扭矩 放大器可驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)。 功率步進(jìn)電機(jī)

13、功率步進(jìn)電機(jī)輸出力矩在550Nm以上，能直接 驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)。344-2 4-2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)354-2 4-2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2、步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上分為定子定子和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子兩部分。 以三相為例，定子上有六個(gè)磁極，每個(gè)磁極上繞有勵(lì)磁繞組，每相對(duì)的兩個(gè)磁極組成一相，分成A、B、C三相。轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，它是由帶齒的鐵心做成的。步進(jìn)電機(jī)是按電磁吸引的原理進(jìn)行工作的。當(dāng)定子繞組按順序輪流通電時(shí)，A、B、C三對(duì)磁極就依次產(chǎn)生磁場(chǎng)，并每次對(duì)轉(zhuǎn)子的某一對(duì)齒產(chǎn)生電磁引力，將其吸引過(guò)來(lái)，而使轉(zhuǎn)子一步步轉(zhuǎn)動(dòng)。每當(dāng)轉(zhuǎn)子某一對(duì)齒的中心線與定子磁極中心線對(duì)齊時(shí)，磁

14、阻最小，轉(zhuǎn)矩為零。如果控制線路不停地按一定方向切換定子繞組各相電流，轉(zhuǎn)子便按一定方向不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)每次轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱為步距角。 磁力線力圖走磁阻磁力線力圖走磁阻最小路徑，使磁力線最最小路徑，使磁力線最短，定、轉(zhuǎn)子間磁拉力短，定、轉(zhuǎn)子間磁拉力的切向力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；的切向力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；各相定、轉(zhuǎn)子的齒間彼各相定、轉(zhuǎn)子的齒間彼此相錯(cuò)此相錯(cuò)1/m 轉(zhuǎn)子齒距角轉(zhuǎn)子齒距角(360 /Z)。 3637兩個(gè)相對(duì)的磁兩個(gè)相對(duì)的磁極組成一相。極組成一相。注意：這里的“相”和三相交流電中的“相”的概念不同。步進(jìn)電機(jī)通的是電脈沖，主要是指線路的聯(lián)接和組數(shù)的區(qū)別。384-2 4-2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系

15、統(tǒng)通電方式（以（以m=3, Z=4為例為例, 齒距角齒距角360 /4=90 , 定、定、 轉(zhuǎn)子齒間相錯(cuò)轉(zhuǎn)子齒間相錯(cuò)90 /3=30 ）39（1）三相單三拍（）三相單三拍（1相通電）相通電）: 步距角步距角30 逆時(shí)針：逆時(shí)針：ABCA 順時(shí)針：順時(shí)針：ACBA m相單相單m拍拍4041三相單三拍的特點(diǎn)：（1）每來(lái)一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)30。（2）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序。（3）每次定子繞組只有一相通電，在切換瞬間失去自鎖轉(zhuǎn)矩，容易產(chǎn)生失步失步，只有一相繞組產(chǎn)生力矩吸引轉(zhuǎn)子，在平衡位置易產(chǎn)生振蕩。42 （2）三相雙三拍（）三相雙三拍（2相通電）：相通電）：AB BC CA AB （

16、逆時(shí)針逆時(shí)針,步距角步距角30 ）; m相雙相雙m拍拍 （3） 三相六拍（三相六拍（1-2相通電）：相通電）：AAB B BC C CA A（逆時(shí)針（逆時(shí)針,步距步距角角15 ） m相相2m拍拍m3的通電方式（四相八拍、五相十拍等）的通電方式（四相八拍、五相十拍等） 43實(shí)際上步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子齒數(shù)很多，齒數(shù)越多，步距角越小為改善運(yùn)行性能，定子磁極上的齒的齒距與轉(zhuǎn)子的齒距相同，但各極的齒依次與轉(zhuǎn)子的齒錯(cuò)開齒距的1m（m電機(jī)相數(shù)）。每次定子繞組通電狀態(tài)改變時(shí)，轉(zhuǎn)子只轉(zhuǎn)過(guò)齒距的1m（如三相三拍）或12m（如三相六拍）達(dá)到新的平衡位置。44實(shí)際應(yīng)用的步進(jìn)電機(jī)如圖所示，轉(zhuǎn)子鐵心和定子磁極上均有齒距相等的小齒

17、，且齒數(shù)要有一定比例的配合。 454-2 4-2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)464-2 4-2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4. 步進(jìn)電機(jī)的主要技術(shù)性能指標(biāo)（1）步距角：每步的轉(zhuǎn)角360( )Z m km步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相數(shù)Z轉(zhuǎn)子齒數(shù)；K控制方式系數(shù)，是拍數(shù)與相數(shù)的比例系數(shù)。m相m拍，k1；m相2m拍，k2。47（2）靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與矩角特性 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)上某相定子繞組通電之后，轉(zhuǎn)子齒將力求與定子齒對(duì)齊，使磁路中的磁阻最小，轉(zhuǎn)子處在平衡位置不動(dòng)（0）。如果在電機(jī)軸上外加一個(gè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mz，轉(zhuǎn)子會(huì)偏離平衡位置向負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，角度稱為失調(diào)角。有失調(diào)角之后，步進(jìn)電機(jī)就產(chǎn)生一個(gè)靜

18、態(tài)轉(zhuǎn)矩（也稱為電磁轉(zhuǎn)矩），這時(shí)靜態(tài)轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩。靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的關(guān)系叫矩角特性，如圖所示，近似為正弦曲線。該矩角特性上的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩最大值稱為最大靜轉(zhuǎn)矩。在靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，當(dāng)外加負(fù)載轉(zhuǎn)矩除去時(shí)，轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩作用下，仍能回到穩(wěn)定平衡點(diǎn)位置（0）。 O Mjm ax M 靜 態(tài) 穩(wěn) 定 區(qū) - - /2 /2 最大靜轉(zhuǎn)矩最大靜轉(zhuǎn)矩（保持轉(zhuǎn)矩）： 通電時(shí)能夠維持靜止?fàn)顟B(tài)的最大轉(zhuǎn)矩。48tMMMLMmax0初始平衡點(diǎn)靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)定子轉(zhuǎn)子t49（3）空載啟動(dòng)頻率空載啟動(dòng)頻率fq （步步/s) 空載時(shí)，步進(jìn)電機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)突然起動(dòng)，并進(jìn)入不失步的正常運(yùn)行的最高頻率，稱為啟動(dòng)頻率或突跳頻率，加給步進(jìn)電機(jī)的指令

19、脈沖頻率如大于啟動(dòng)頻率，就不能正常工作，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電機(jī)在帶負(fù)載（尤其是慣性負(fù)載）下的啟動(dòng)頻率比空載要低。而且，隨著負(fù)載加大（在允許范圍內(nèi)），啟動(dòng)頻率會(huì)進(jìn)一步降低。（4）啟動(dòng)矩頻特性啟動(dòng)矩頻特性 步進(jìn)電機(jī)在帶動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)啟動(dòng)頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系步進(jìn)電機(jī)在帶動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)啟動(dòng)頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系50（5）空載運(yùn)行頻率（連續(xù)運(yùn)行頻率）空載運(yùn)行頻率（連續(xù)運(yùn)行頻率）fmax 步進(jìn)電機(jī)空載啟動(dòng)后能不失步連續(xù)運(yùn)行的最高頻率步進(jìn)電機(jī)空載啟動(dòng)后能不失步連續(xù)運(yùn)行的最高頻率（6）運(yùn)行矩頻特性運(yùn)行矩頻特性 步進(jìn)電機(jī)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)輸出電磁轉(zhuǎn)矩步進(jìn)電機(jī)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)輸出電磁轉(zhuǎn)矩T與連續(xù)運(yùn)行頻與連續(xù)運(yùn)行頻 率

20、率f之間的關(guān)系（衡量電機(jī)之間的關(guān)系（衡量電機(jī) 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承載能力的動(dòng)態(tài)性能運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承載能力的動(dòng)態(tài)性能 運(yùn)行矩頻特性運(yùn)行矩頻特性 指標(biāo)）。指標(biāo)）。f繞組感抗繞組感抗 電流波形變壞電流波形變壞電流幅值電流幅值 T514-2 4-2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)二、步進(jìn)式伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作原理524-2 4-2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三.步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)組成：驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)組成： 環(huán)形脈沖分配器環(huán)形脈沖分配器+功率放大器功率放大器功率放大脈沖分配BCAABC531、環(huán)形分配器 作用：將數(shù)控裝置發(fā)出的脈沖分配給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各相輸入端， 使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各繞組按一定的順序和

21、時(shí)間通電和斷電，并使電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。環(huán)形脈沖分配器165432165342A相驅(qū)動(dòng)B相驅(qū)動(dòng)C相驅(qū)動(dòng)54環(huán)形分配器環(huán)形分配器硬件環(huán)形分配硬件環(huán)形分配：I/O線少，速度高，專用集線少，速度高，專用集 成電路芯片；成電路芯片；軟件環(huán)形分配軟件環(huán)形分配：線路簡(jiǎn)化，靈活性大，成本：線路簡(jiǎn)化，靈活性大，成本低，低，I/O線多，線多， 速度慢速度慢55硬件環(huán)分硬件環(huán)分u可由D觸發(fā)器或JK觸發(fā)器構(gòu)成，亦可用專用集成芯片或通用可編程邏輯器件。u CH250是國(guó)產(chǎn)三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器專用集成電路芯片，通過(guò)控制端的不同接法可組成三相雙三拍和三相六拍的工作方式56軟件環(huán)分軟件環(huán)分由數(shù)控裝置中的軟件完成環(huán)形分配，直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)各繞組的通、斷電。用軟件環(huán)形分配器只需編制不同的環(huán)形分配程序，可使線路簡(jiǎn)化，成本下降，可靈活地改變步進(jìn)電機(jī)的控制方案。57軟件環(huán)形分配器的設(shè)計(jì)方法:查表法、比較法、移位寄存器查表法、比較法、移位寄存器法法等，常用查表法。58592、功率放大器（功率驅(qū)動(dòng)器）功率放大器（功率驅(qū)動(dòng)器） 作用及分類作用及分類 作用：將環(huán)形分配器或作用：將環(huán)形分配器或I/O口輸出的弱