伺服控制定位精度计算
伺服位置控制原理
伺服位置控制原理
伺服位置控制是指通过控制系统对伺服电机的位置进行精确控制的过程。
在伺服位置控制中，控制系统接收反馈信号并与设定值进行比较，然后输出控制信号来调节伺服电机的位置。
伺服位置控制的原理基于闭环控制系统。
首先，控制系统中的传感器感知伺服电机当前的位置，并将该信息作为反馈信号反馈给控制系统。
控制系统还接收一个设定值，即期望的位置。
然后，控制系统采用位置误差（设定值与反馈值之差）作为输入，并将其与预设的控制算法进行比较。
根据比较结果，控制系统计算出控制信号，并将其发送给伺服电机。
伺服电机接收到控制信号后，根据信号调整自身位置，使其与设定值尽可能接近。
在伺服位置控制中，常用的控制算法包括比例控制、积分控制和微分控制的组合，即PID控制。
比例控制通过根据位置误
差的大小来调整控制信号的幅度，以此来控制伺服电机的速度。
积分控制通过累积位置误差的积分，来消除系统稳态误差，提高控制系统的精度。
微分控制根据位置误差的变化率来调整控制信号，以此来控制伺服电机的加速度。
通过不断调整PID控制器中的比例系数、积分系数和微分系数，可以实现伺服电机位置的快速、准确控制。
此外，还可以通过增加前馈控制、速度反馈和加速度反馈等方式进一步提高伺服位置控制的性能。
伺服位置控制在许多自动化领域中广泛应用，例如工业机械、
机器人、CNC机床等。
它可以实现对工作对象的精确定位和运动控制，提高自动化生产的效率和质量。
同时，伺服位置控制还可以根据具体应用需求，进行参数调整和优化，以满足不同应用场景对位置控制的要求。
伺服电机的定位精度测试方法
伺服电机的定位精度测试方法在机械设计中，伺服电机是一种常见的驱动装置，其高精度的定位性能被广泛应用于各种行业。
而在生产和使用过程中，如何准确地测试伺服电机的定位精度成为了重要问题，因为测试结果直接关系到产品的质量和稳定性。
下面，本文将介绍两种常见的伺服电机定位精度测试方法，以供参考和借鉴。
一、激光干涉法激光干涉法是一种常用的测量方法，它基于激光光束与被测物体表面的反射光的干涉现象，计算出待测物体的距离或运动状态。
在测试伺服电机定位精度时，可以使用激光干涉仪器来测试。
测试步骤：1.安装测试系统：将激光干涉仪器安装在被测试的伺服电机附近，使其成为倾斜激光束的发射源。
2.测试样本设置：将测试样本与伺服电机连接，例如将测试样本与伺服电机轴对齐并夹持测试样本。
3.测试采集：启动伺服电机，使测试样本进行一系列的定位运动，例如沿一个直线或一个圆周运动，此时激光干涉仪器会记录下测试样本的运动轨迹。
4.数据处理：通过对激光干涉仪器所记录的运动轨迹数据进行分析和计算，可以得到伺服电机的定位精度数据。
二、码盘反馈法码盘反馈法是另一种常见的测试方法，它基于码盘测量被测伺服电机旋转的角度并反馈给控制系统，实现位置闭环控制。
在测试伺服电机定位精度时，可以使用码盘反馈仪器来测试。
测试步骤：1.安装测试系统：将码盘反馈仪器安装在被测试的伺服电机附近，使其能够测量伺服电机的旋转角度。
2.测试样本设置：将测试样本与伺服电机连接，例如将测试样本夹持在伺服电机的轴上。
3.测试采集：启动伺服电机，使测试样本进行一系列的定位运动，例如沿一个直线或一个圆周运动，此时码盘反馈仪器会记录下测试样本的位置数据。
4.数据处理：通过对码盘反馈仪器所记录的位置数据进行分析和计算，可以得到伺服电机的定位精度数据。
总结在测试伺服电机定位精度时，激光干涉法和码盘反馈法是两种常见的测试方法，它们都有各自的优缺点和适用范围。
具体选择哪种方法，需要根据测试需要和具体条件进行综合考虑。
伺服驱动测试标准
伺服驱动测试标准一、性能测试1.1 测试环境测试环境应满足以下要求：温度为25±5℃，湿度为50±10%，大气压力为860～1060mmHg。
1.2 测试准备准备好测试所需的各种仪器、设备、材料等，包括功率分析仪、扭矩仪、编码器、传感器等。
1.3 测试项目及方法1.3.1 最大转矩测试：在额定电压、额定电流、额定频率等参数下，对伺服驱动进行最大转矩测试。
测试方法为通过扭矩仪对伺服驱动进行扭矩加载，同时调整电流、电压等参数，直到伺服驱动输出达到最大值，记录此时扭矩仪的显示值。
1.3.2 最大速度测试：在额定电压、额定电流、额定频率等参数下，对伺服驱动进行最大速度测试。
测试方法为通过改变控制器输出的脉冲频率，观察伺服驱动输出的速度变化，记录最大速度值。
1.3.3 最大加速度测试：在额定电压、额定电流、额定频率等参数下，对伺服驱动进行最大加速度测试。
测试方法为通过控制器输出不同脉冲频率，对伺服驱动进行加速度加载，同时记录速度变化曲线，找出最大加速度值。
二、精度测试2.1 测试环境测试环境应满足以下要求：温度为25±5℃，湿度为50±10%，大气压力为860～1060mmHg。
2.2 测试准备准备好测试所需的各种仪器、设备、材料等，包括高精度编码器、激光干涉仪、计算机等。
2.3 测试项目及方法2.3.1 定位精度测试：将伺服驱动安装在精密传动机构上，通过控制器输出不同脉冲频率，同时记录伺服驱动输出的位置变化，与高精度编码器或激光干涉仪的测量结果进行比较，计算定位精度。
2.3.2 重复精度测试：在相同条件下，对伺服驱动进行多次重复运动，记录每次运动的位置变化曲线，计算重复运动的位置偏差及重复精度。
三、可靠性测试3.1 测试环境测试环境应满足以下要求：温度为-10～40℃，湿度为30%～70%，大气压力为700～1100mmHg。
3.2 测试准备准备好测试所需的各种仪器、设备、材料等，包括负载模拟器、温度循环箱、振动台等。
数控机床位置精度测试常用的测量方法及评定标准
4.4补偿实例 现以ZJK2532A数控铣钻床的X轴为例，该机床配置华中数控世纪星系统。测量方法为“步距规”测量；设某步距规实际尺寸为：
位置
P0
P1
P2
P3
P4
P5
实际尺寸mm
0
100.10
200.20
300.10
400.20
500.05
1、测试步骤如下： 。 在首次测量前，开机进入系统（华中数控HNC-2000或HNC-21M），依次按“F3参数”键、再按“F3输入权限”键进入下一子菜单，按F1数控厂家参数，输入数控厂家权限口令，初始口令为“NC”，回车，再按“F1参数索引”键，再按“F4轴补偿参数”键如图2-6所示，移动光标选择“0轴” 回车，即进入系统X轴补偿参数界面如图2-8所示，将系统的反向间隙、螺距补偿参数全部设置为零，按“Esc”键，界面出现对话框“是否保存修改参数？”，按“Y”键后保存修改后的参数。按“F10”键回到主界面，再按“Alt+X”，退出系统，进入DOS状态，按“N”回车进入系统；
图6步距规安装示意图
伺服控制的三种模式
伺服控制的三种模式伺服控制是一种常见的电机控制方法，常被应用于自动化系统中。
伺服控制可以控制电机的位置、速度和力矩等运动参数，以实现精确定位、高速运动和灵活控制。
伺服控制的三种模式包括位置控制模式、速度控制模式和力矩控制模式。
1.位置控制模式：位置控制是伺服控制中最基本的模式。
在位置控制模式下，伺服系统会根据控制器发出的指令，精确控制电机的位置。
电机会根据控制器发送的位置指令来调整自身运动，直到达到指定的位置。
这种模式适用于需要精确定位的应用，比如机床加工、自动化搬运系统等。
在位置控制模式中，控制器会不断比较电机实际位置和目标位置的差异，并根据差异值计算出合适的控制指令，将其发送给电机驱动器。
电机驱动器根据控制指令，调整电机的输出力矩和速度，使得电机能够向目标位置运动。
当电机接近目标位置时，控制器会将指令的精度要求调整为更高，以提高定位的精确度。
2.速度控制模式：速度控制是伺服控制中常见的模式之一、在速度控制模式下，伺服系统会控制电机的速度，让电机以特定的速度稳定运动。
这种模式适用于需要稳定的速度输出的应用，比如输送带系统、印刷机械等。
在速度控制模式中，控制器会根据设定的速度要求，计算出合适的速度指令，发送给电机驱动器。
电机驱动器根据速度指令调整输出力矩，使得电机能够以设定的速度运动。
控制器也会不断比较电机实际速度和设定速度的差异，并根据差异值调整控制指令，以保持电机速度的稳定性。
3.力矩控制模式：力矩控制是伺服控制中较为高级的模式之一、在力矩控制模式下，伺服系统会控制电机的输出力矩，以实现特定的力矩要求。
这种模式适用于需要精确控制力矩的应用，比如机器人力控系统、医疗器械等。
在力矩控制模式中，控制器会根据设定的力矩要求，计算出合适的力矩指令，发送给电机驱动器。
电机驱动器根据力矩指令调整输出力矩，使得电机能够输出设定的力矩。
控制器会不断比较电机实际力矩和设定力矩的差异，并根据差异值调整控制指令，以保持力矩的稳定性。
机床定位精度快速计算公式
机床定位精度快速计算公式
机床定位精度是指机床在加工过程中，能够准确地定位工件的
能力。
定位精度的高低直接影响着加工零件的质量和精度。
因此，
对于机床定位精度的计算公式是非常重要的。
一般来说，机床定位精度可以通过以下公式来计算：
定位精度 = (实际加工尺寸设计加工尺寸) / 设计加工尺寸
× 100%。
其中，实际加工尺寸是指机床加工后的工件尺寸，设计加工尺
寸是指工件的设计尺寸。
通过这个公式，我们可以快速地计算出机
床的定位精度。
除了上述公式外，还有一些其他因素也会影响机床的定位精度，比如机床的结构、传动系统、控制系统等。
因此，在实际应用中，
我们还需要考虑这些因素对机床定位精度的影响，并进行综合评估。
总之，机床定位精度的快速计算公式可以帮助我们更好地评估
机床的加工能力，从而指导我们在实际加工过程中进行相应的调整和改进，以提高加工质量和效率。
伺服电机角度计算
伺服电机角度计算伺服电机是一种能够根据输入信号控制角度或位置的电机。
在各种自动化和机械设备中，伺服电机被广泛应用于精确控制和定位的场景中。
本文将从伺服电机的原理、控制方式以及应用领域等方面进行介绍和分析。
一、伺服电机的原理伺服电机是一种闭环控制系统，由电机、传感器和控制器组成。
电机负责转动，传感器负责检测电机的位置或角度，控制器负责根据传感器的反馈信号控制电机的运动。
传感器通常采用编码器或霍尔传感器等，用于测量电机的转角或位置。
伺服电机的控制原理是通过比较设定值和实际值的差异来调整电机的运动，使其逐渐趋近于设定值。
当电机的位置或角度达到设定值时，控制器会停止调整，保持在设定值附近稳定运行。
这种闭环控制系统能够实现高精度的位置和角度控制。
二、伺服电机的控制方式伺服电机的控制方式主要有位置控制和速度控制两种。
位置控制是指通过控制电机的角度或位置来实现精确的定位，常用于需要精确控制位置的场景，如机械臂、自动化生产线等。
速度控制是指通过控制电机的转速来实现精确的速度调节，常用于需要精确控制速度的场景，如风扇、传送带等。
在位置控制中，控制器通过比较设定位置和实际位置的差异来调整电机的转动，使其逐渐趋近于设定位置。
速度控制中，控制器通过比较设定速度和实际速度的差异来调整电机的转速，使其逐渐趋近于设定速度。
这两种控制方式可以根据具体需求选择，也可以结合使用。
三、伺服电机的应用领域伺服电机广泛应用于各种自动化和机械设备中，具有精确控制和定位的特点，适用于需要高精度运动的场景。
以下是伺服电机的一些应用领域：1. 机械臂和机器人：伺服电机用于控制机械臂和机器人的运动，实现精确的位置和角度控制，广泛应用于工业自动化、医疗器械等领域。
2. CNC机床：伺服电机用于控制CNC机床的各个轴的运动，实现高精度的加工和定位，提高加工效率和质量。
3. 自动化生产线：伺服电机用于控制自动化生产线中的各个部件的运动，实现产品的装配、分拣和定位等操作，提高生产效率和精度。
伺服系统中如何实现高精度定位
伺服系统中如何实现高精度定位伺服系统是在现代控制理论基础上发展起来的一种机电传动装置，广泛应用于数控机床、自动化生产线、机器人等自动化设备中。
在伺服系统中，高精度定位是一项至关重要的技术指标，在实际应用中，不仅能够提高设备的加工精度和稳定性，还可以对工作效率和质量产生积极影响。
本文将围绕如何实现伺服系统的高精度定位来进行讨论。
一、伺服系统的组成和原理伺服系统通常包括伺服电机、减速器、编码器、伺服控制器等组成部分，其中，伺服电机的转速和转矩能够通过伺服控制器的控制输出来实现精确定位和精确控制。
伺服系统运作的核心是通过对反馈信号的采集和处理，对电机的输出转矩进行控制，实现精准的旋转和定位。
二、提高编码器分辨率编码器是伺服系统反馈控制的重要组成部分，主要用于采集伺服系统的位置和速度信息。
在实际应用中，提高编码器的分辨率是一种简单有效的方式，可以大幅提高定位精度。
常见的提高编码器分辨率的方法包括增大光栅片的尺寸和位数、增加编码器的采样频率等。
三、减小机械间隙在伺服系统中，机械间隙是影响定位精度的关键因素之一。
机械间隙分为传动系统间隙和系统刚性间隙两类。
在实际应用中，应通过调整传动件紧密度、优化传动系统设计等方式，尽量减小机械间隙，提高伺服系统的定位精度。
四、提高伺服控制器的响应速度伺服控制器的响应速度直接影响伺服系统的跟踪精度。
在实际应用中，可以通过增加控制器的带宽，提高信号采样频率等方式，提高控制器的响应速度和稳定性。
五、改进PID控制算法伺服系统的控制算法是影响定位精度的关键因素之一。
传统的基于PID控制算法的控制方法存在响应速度慢、超调量大等问题。
在实际应用中，可以通过改进PID控制算法。
如采用自整定PID控制算法、先进的模糊控制算法等，可以实现更为准确和稳定的控制。
六、结语在伺服系统中，高精度定位是实现精准控制和定位的重要技术指标。
通过改进编码器精度、减小机械间隙、提高控制器响应速度、改进控制算法等措施，可以不断提高伺服系统的定位精度和稳定性，在实际应用中发挥更好的作用。
PLC控制伺服电机实现定位控制
PLC控制伺服电机实现定位控制【摘要】随着科学技术的不断发展，各种机械已逐渐得到广泛的应用。
PLC 在机械的运用中越来越普遍，尤其是在伺服电机的定位控制中。
本文主要介绍利用PLC控制伺服电机实现定位的几种方法，并通过深入分析控制系统在实施过程中需要注意的问题，从而提出了控制系统的设计思路及参考方案，为工业生产中定位控制的实现提供了较高的参考价值。
【关键词】PLC；伺服电机；定位控制0.引言在工业自动化的生产及加工过程中，通常要准确定位控制机械设备的移动距离或生产工件的尺寸。
在定位控制中，关键便是实现对伺服电机的控制。
由于PLC体积小，可靠性高，抗干扰能力强，是一种专门应用于工业的控制计算机，因而其能有效实现机电一体化的控制。
PLC的有效运用，给工业带来了巨大的经济效益的同时，也为工业技术的发展奠定了良好的基础。
1.PLC旋转编码器及高速计数器指令控制三相交流异步伺服电机实现定位控制1.1 控制系统的工作原理PLC的旋转编码器与高速计数器的联合运用能有效进行长度测量和精确定位控制，其中，高速计数器在不增加特殊功能单元的情况下，就能准确计算出小于PLC主机扫描周期脉宽的高速脉冲，而PLC的旋转编码器则可以将电机轴上的角位移有效转换成脉冲值。
在此种控制系统中，其原理为利用光电旋转编码器将电机角位移转换成脉冲值后，高速计数器将编码器发出的脉冲个数进行统计，进而达到定位控制的目的[1]。
1.2 控制系统的设计方案本文以定位电机传输带的控制设计为例。
假设传输带现要将货物运送到距离为20cm的终点，且货物到达终点后，电机停止工作。
在此系统中，硬件设施主要包括PLC、三相交流异步伺服电机、光电旋转编码器以及变频器等，其工作原理是将光电旋转编码器的机械轴连接由三相交流异步伺服电机拖动的传动辊，通传动辊的转动，带动机械轴转动，从而将脉冲信号输出，并利用PLC的高速计数器指令计数产生的脉冲个数，此时，如果计数器的值与预置值相等时，电动机便由变频器控制停止工作，进而准确定位控制传输带的运行距离。
伺服电机脉冲当量计算公式
伺服电机脉冲当量计算公式在控制系统中，伺服电机是一种常用的电机类型，通常用于需要高精度定位和速度控制的应用中。
为了实现对伺服电机的精确控制，我们需要了解伺服电机的脉冲当量，即每个脉冲对应的位移或速度。
脉冲当量的计算是控制系统设计中的重要步骤，下面我们来看一下伺服电机脉冲当量的计算公式。
伺服电机的脉冲当量通常由两部分组成：步进角和减速比。
步进角是指电机每接收一个脉冲后转动的角度，通常用度（°）来表示。
而减速比是指电机输出轴与电机输入轴之间的转速比，通常为一个整数。
根据这两个参数，我们可以计算出伺服电机的脉冲当量。
伺服电机的脉冲当量计算公式如下：脉冲当量 = 步进角 / 360 * 减速比其中，步进角通常由电机的技术参数提供，减速比则由传动系统的设计确定。
通过这个公式，我们可以很容易地计算出伺服电机每接收一个脉冲后转动的角度或线性位移。
举例来说，如果一个伺服电机的步进角为1.8°，减速比为5:1，那么它的脉冲当量就可以通过上述公式计算得出。
将步进角 1.8°转换为360°得到0.005，然后乘以减速比5，最终得到该伺服电机的脉冲当量为0.025。
通过脉冲当量的计算，我们可以更好地控制伺服电机的运动，实现精确的位置和速度控制。
在实际应用中，我们可以根据系统的需求和电机的性能参数来选择合适的步进角和减速比，以获得最佳的控制效果。
总的来说，伺服电机的脉冲当量是控制系统设计中的重要参数，通过合理计算和选择，可以实现对电机的精确控制。
希望通过本文的介绍，读者能对伺服电机的脉冲当量有更深入的了解，并在实际应用中能够灵活运用这一参数，提高系统的性能和稳定性。
伺服电机精度的标准
伺服电机精度的标准伺服电机的精度通常由一系列标准和规范来定义和测量，这些标准可以因应用领域、制造商和设备类型而有所不同。
以下是一些通常用于定义伺服电机精度的标准和参数：1.位置精度（Positional Accuracy）：这是伺服电机在特定位置上的定位精度，通常以毫米（mm）或微米（μm）为单位来表示。
位置精度取决于伺服系统的分辨率、反馈装置的精度以及控制算法的性能。
2.重复定位精度（Repeatability）：这是伺服电机多次移动到同一位置时的能力，通常以毫米或微米表示。
它测量了伺服电机在不同时刻返回相同位置的一致性。
3.偏差（Deviation）：这是伺服电机实际位置与期望位置之间的差异。
偏差可以由一系列因素引起，如热漂移、机械杂散和系统误差。
4.线性度（Linearity）：伺服系统的线性度是指其响应是否在不同位置上都是线性的，即位置和控制输入之间的关系是否是线性的。
线性度通常以百分比或百分之一来表示。
5.滞后（Hysteresis）：滞后是指伺服电机在前进和回程运动中的响应差异。
滞后通常以百分比或毫米表示。
6.速度精度（Velocity Accuracy）：伺服电机的速度精度表示其能够以多大精度跟踪期望速度。
速度精度通常以百分比来表示。
7.加速度精度（Acceleration Accuracy）：伺服电机的加速度精度表示其能够以多大精度跟踪期望加速度。
加速度精度通常以百分比来表示。
这些标准和参数的具体值将取决于伺服电机的制造商、型号和用途。
在实际应用中，伺服电机的性能通常由制造商提供的技术规格表中的数值来描述。
在选择伺服电机和进行性能评估时，需要仔细查看制造商提供的规格以确保其满足特定应用的要求。
伺服电机精度计算
伺服电机精度计算摘要：1.伺服电机概述2.伺服电机精度的定义和重要性3.伺服电机精度的计算方法4.影响伺服电机精度的因素5.提高伺服电机精度的措施正文：一、伺服电机概述伺服电机，又称为执行电机，是一种将电脉冲转换为角位移或线位移的电机。
它具有高精度、高速度、高扭矩和良好的低速性能等特点，广泛应用于各种定位、速度控制和精密传动等领域。
二、伺服电机精度的定义和重要性伺服电机精度是指电机在无负载情况下，其转子每转的脉冲数。
伺服电机精度是衡量伺服电机性能的重要指标，直接影响到伺服系统的定位精度和控制精度。
高精度的伺服电机可以提高伺服系统的稳定性和可靠性，满足各种高精度定位和控制的需求。
三、伺服电机精度的计算方法伺服电机精度的计算公式为：精度= 1 / (电机每转的脉冲数× 齿轮减速比)其中，电机每转的脉冲数是指电机每转一圈所需的电脉冲数；齿轮减速比是指电机的实际转速与电机驱动器输出的电信号频率之比。
四、影响伺服电机精度的因素1.电机本身的精度：电机的制造工艺和材料直接影响到电机的精度。
2.编码器：编码器是伺服电机精度检测的关键部件，其精度直接影响到伺服电机的精度。
3.控制系统：伺服系统的控制算法和参数设置也会对伺服电机的精度产生影响。
4.负载：伺服电机的负载情况会影响到电机的转速和扭矩，从而影响其精度。
五、提高伺服电机精度的措施1.选择高精度的电机和编码器：采用高精度的电机和编码器可以提高伺服电机的精度。
2.优化控制系统：通过调整控制参数和采用先进的控制算法，可以提高伺服电机的精度。
3.减轻负载：合理分配负载，降低伺服电机的负载，可以提高其精度。
4.提高安装和调试水平：正确的安装和调试可以确保伺服电机的精度。
综上所述，伺服电机精度的计算是一项重要的工作，需要综合考虑多种因素。
伺服电机的速度环和位置环的区别
伺服电机是一种在工业控制系统中广泛应用的电动执行器，它们通常用于驱动机械臂、升降装置、传送带等设备。
在伺服电机控制系统中，速度环和位置环是两个重要的闭环控制环节，它们分别负责控制伺服电机的转速和位置，以实现精准的位置控制和速度调节。
下面我们将分别介绍速度环和位置环的区别。
1. 控制对象不同速度环主要负责控制伺服电机的转速，即控制电机的输出转速达到预定值。
它通过对电机转速的闭环控制，使得电机在运动过程中能够根据控制信号按照设定的速度进行稳定运行。
而位置环则是负责控制伺服电机的位置，即控制电机的输出轴达到规定的位置。
它通过对电机位置的闭环控制，使得电机能够精确到位，满足工业生产对精准位置控制的需求。
2. 控制误差计算方式不同在速度环中，控制误差通常是通过测量实际转速与设定转速之间的偏差来计算得出的，然后将这个误差信号送入控制器进行调节，从而实现对电机转速的闭环控制。
而在位置环中，控制误差则是通过测量实际位置与设定位置之间的偏差来计算得出的，然后将这个误差信号送入控制器进行调节，以实现对电机位置的闭环控制。
3. 控制方式不同在速度环中，通常采用的控制方式是以PID控制为主，通过对电机转速控制器的参数进行调节，使得电机能够快速、平稳地达到设定的转速，并且在外部负载发生变化时能够快速调节，保持稳定的输出转速。
而在位置环中，除了PID控制外，还会综合考虑速度控制和加速度控制，以实现对电机位置的精准控制，尤其是在需要进行精密定位和运动轨迹控制的场合。
4. 控制精度要求不同由于速度环主要负责控制电机的转速，其控制精度要求相对较低，通常只需要满足速度偏差在一定范围内能够快速调节即可。
而位置环则需要更高的控制精度，尤其是在对精准位置控制有要求的场合，需要保证位置偏差尽可能小，能够稳定地实现目标位置的跟踪和定位。
速度环和位置环是伺服电机控制系统中两个不可或缺的闭环控制环节，它们分别负责控制电机的转速和位置，具有明显的区别。
数控铣床伺服进给系统的设计计算与验证
数控铣床伺服进给系统的设计计算与验证【摘要】本文阐述了半闭环伺服进给系统设计计算的一般方法，着重介绍了伺服电机选型，主要技术参数的计算，转矩、惯量、加速能力的匹配校验及优化，定位精度的计算和校验，并附以实例设计计算及试验验证。
【关键词】伺服进给；设计计算；电机选型；参数匹配；定位精度计算及校验高速化、高精度是当今数控机床、加工中心发展方向，对机床定位精度、重复定位精度、快速响应特性提出了更为严格的要求。
合理设计伺服进给系统各项技术参数，是确保机床高可靠性、高稳定性、高精度、高品质必要条件。
1.伺服进给系统设计计算目前，一般数控机床多为半闭环控制，其进给系统设计计算，主要是在确保定位精度前提下，合理设计各项技术参数,主要包括：1、伺服电机的选型；2、转矩、惯量、加速能力的匹配校验及优化；3、定位精度的验算；4、最大死区误差是否符合定位精度的指标。
1.1伺服电机的选型⑴伺服电机最高转速nmax，其计算式为：nmax=k·(r/min) (1)式中：Vm—快进速度，m/mini—传动减速比，ｉ＝ｎ电机／ｎ丝杆S—丝杆螺距，mk—裕度系数（取1～1.5）⑵额定输出转矩Ｍｄ，其计算式为：Ｍｄ≥ＭＬＭＬ=ＭＶ+ＭＲ(2)式中：ＭＬ—伺服系统的静态转矩ＭＶ—切削负载转矩ＭＲ—整个系统的摩擦转矩①由切削力引起的折算到电机轴的切削负载转矩估算(a)X、Y轴向进给力的计算：最大圆周铣削力Ｆｃ,计算公式（不对称逆铣时为最大）：Ｆｃ式中：Ｍｍａｘ—主轴最大切削扭矩，D—刀具直径不对称铣削分力的计算公式：进给方向上的分力FH FH=0.9FC垂直于进给方向上的分力FV FV=0.7FC轴向分力Fa Fa=0.55FCX向进给力计算：Ｑｘ＝ＫＰＸ+μ０（ＰＺ+Ｐｙ＋ＧＸ）(3)Y向进给力计算：Ｑｙ＝ＫＰｙ+μ０（ＰＺ+Ｐｘ＋Ｇｙ）(4)式中：Px、Py、Pz分别为沿导轨运动方向、法向和铅垂方向的切削分力：ＰＸ＝ＦＨ;Ｐｙ＝ＦＶ;ＰＺ＝ＦａＧＸ、Ｇｙ—分别为x轴和y轴移动部件的重量μ０—当量磨擦系数，贴塑导轨μ０＝０．０４K—颠覆力矩影响系数，矩形导轨K=1.1，燕尾导轨Ｋ＝1.4(b) Z向进给力的估算(以钻孔时为最大):其计算式为：FZ=CPDXpSYpＫσ式中：系数项CP=831 ；XP= 1 ；YP=0.7D—刀具直径，mmS—每转进给量，mm/rＫσ—工件材料的修正系数，Ｋσ=（）0.75；σb—工件强度极限Z轴采用矩形贴塑导轨时，轴向进给力ＱＺ估算：ＱＺ=KFZ+μ０P (5)式中：K—颠覆力矩影响系数,取值同前FZ—Ｚ向进给力μ０—导轨当量磨擦系数，贴塑导轨μ０＝０．０４P—铣头压板对导轨面的正压力(c)进给力引起折算至电机轴的切削负载转矩ＭＶ：ＭＶ= (6)式中：Q—轴向进给力，N（Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚ为别为X、Y、Z轴向进给力）S—丝杆导程，mη—机械传动效率ｉ—传动减速比②系统的摩擦转矩ＭＲ由以下几部分组成：ＭＲ=ＭＲｆ+Ｍ０+ＭＲＳＬ(7)(a)由导轨摩擦阻力所产生的阻转矩ＭＲｆＭＲｆ=μ０·［（ｍｗ＋ｍｔ）·ｇ＋Ｆｖｔ］式中：μ０—导轨摩擦系数，贴塑导轨取0.02～0.06，滚动导轨取0.003～0.01ｍｗ—最大工件重量，kgｍｔ—移动部件重量，kgg—重力加速度，ｍ／ｓ２Ｆｖｔ—切削力在工作台垂直方向分量，NS—丝杆螺距，m(b)滚珠丝杆预紧引起的折算到马达轴上的附加摩擦转矩Ｍ０Ｍ０＝（１－η）式中：Ｐ０—滚珠丝杆预加载荷，NS—丝杆螺距，mη—传动链总效率ｉ—齿轮降速比η０—滚珠丝杆未预紧时的效率，一般η０≥０．９(c)滚珠丝杆支承轴承采用向心推力球轴承，其磨擦转矩ＭＲＳＬＭＲＳＬ=·μＳＬ·ｄｍ·Ｆａｖｌ式中：μｓｌ—轴承摩擦系数，取0.002～0.005ｄｍ—轴承内径，mＦａｖｌ—轴承轴向载荷，N对于径向轴承其摩擦阻转矩很小可忽略⑶按计算所得电机最大转速ｎｍａｘ和最大静态转矩ＭＬ，初选相应的伺服电机。
22位编码器伺服电机定位精度计算方法
22位编码器伺服电机定位精度计算方法文章标题：深度解析：22位编码器伺服电机定位精度计算方法在现代工业自动化控制系统中，编码器伺服电机是一种常见的精密控制设备，广泛应用于各种机械设备和生产线中。
其高精度、高可靠性和高性能使其成为工业生产中不可或缺的一部分。
然而，对于22位编码器伺服电机的定位精度计算方法，我们需要深入探讨并加以理解。
在本文中，我们将从简单到复杂的角度，深入探讨22位编码器伺服电机定位精度的计算方法，帮助您更好地理解和应用该技术。
1. 初识22位编码器伺服电机22位编码器伺服电机是一种高分辨率、高精度的位置传感器，通常用于测量和控制电机的角度和位置。
它能够以很高的精度将电机当前的角度和位置信息传输给控制系统，实现精准的位置控制和定位。
在工业生产中，特别是对于需要精确位置控制的设备和机械，22位编码器伺服电机发挥着不可替代的作用。
2. 22位编码器伺服电机定位精度的计算方法为了计算22位编码器伺服电机的定位精度，我们需要考虑多个因素，包括编码器的分辨率、设备的控制精度、机械传动系统的误差等。
我们可以通过编码器的分辨率来初步估算其定位精度，一般来说，22位编码器的分辨率可以达到2^22次方，也就是约400万个位置点。
这意味着，该编码器可以将电机的角度精确到非常小的范围内，从而实现非常精准的定位控制。
然而，仅凭分辨率无法完全代表22位编码器伺服电机的定位精度，我们还需要考虑到设备的控制精度和机械传动系统的误差。
控制精度包括了控制系统的采样频率、控制算法的精度、以及驱动器和控制器的响应速度等因素。
机械传动系统的误差也会对伺服电机的定位精度产生影响，包括传动系统的间隙、磨损、刚度等因素。
在实际应用中，我们需要综合考虑这些因素，并进行相应的计算和分析，来评估22位编码器伺服电机的定位精度。
一般来说，我们可以通过以下公式来计算22位编码器伺服电机的定位精度：```定位精度 = 编码器分辨率× 控制精度× 机械传动系统误差```3. 总结与展望通过本文的深度解析，我们可以更全面地了解22位编码器伺服电机的定位精度计算方法。
PLC控制步进伺服电机实现定位的几种方法
在工业加工和生产过程中，机械自动化或半自动化加工要求精准定位，因此在系统中使用伺服电机。
PLC 是一种只应用于工业生产的控制型计算机，具有抗干扰能力强、体力较小、可靠性较高的优点。
使用PLC 控制伺服电机，可以实现高效率和高精度的定位。
1 精确定位系统的总体设计精准定位系统的结构如图1所示，为了使丝杆精准进给，AD/DA 转换模块、交流伺服电动机、触摸屏、可编程還辑控制器（PLC）、精密零件如滚珠丝杆等构成闭合环路控制系统，工作时紧密配合。
通过夹具、固定工作台、移动工作台相互协调，完成不同型号零件的夹紧工作。
图1 系统总体设计方框图2 PLC 高速脉冲输出控制步进伺服电机定位2.1 控制系统的工作原理步进伺服电机是一种高精度定位控制系统。
工业生产过程中，步进伺服经常与丝杆连接，实现将旋转运动转变为工作台的直线运动。
控制工作台的直线运动距离，只需要控制步进伺服电机的转速和角位移即可。
步进伺服电机是由PLC 高速脉冲指令控制，原理是通过脉冲，PLC 输出PTO/PWM 指令，输出高速脉冲。
通过驱动器，步进电机会将工作台移动到相应位置，完成精确定位。
运行过程中，脉冲数会受到传动速比、脉冲当量、步进伺服电机驱动器的细分数及脉冲频率等因素的影响。
图2为高速脉冲输出方式的位置图。
图2 位置控制原理图2.2 控制系统的设计方案货物仓储系统多采用直线型导轨。
步进伺服电机以直线型导轨的移动方式，将材料移至距离为200mm 的工作地。
该系统为了精准定位，采用混合式步进电机、步进伺服电机驱动器，PLC 型号为CPU226的PLC（包含Q0.1端子和Q0.0端子两个脉冲发生器）。
系统可以形成多段和单段两种流水线形式，因为PTO 功能可以排队输出多个脉冲串，而操作过程中需要根据工作需求采用PTO 功能。
步距角设定为0.9°/1.8°，将脉冲细分数调至4，以消除电机低频震荡和提高分辨率。
步进伺服电机定位需要经历三个过程：启动加速、恒速运行和减速运行。
伺服电机的绝对定位和相对定位是什么
众所周知，伺服电机是广泛应用于自动化生产行业中的一种设备产品，通过伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。
但是，在自动化生产、加工和控制过程中，经常要对加工工件的尺寸或机械设备移动的距离进行准确定位控制。
这种定位控制仅仅要求控制对象按指令进入指定的位置，而，定位又为绝对定位、相对定位两种，那么您知道什么伺服电机的绝对定位和相对定位吗?
伺服电机绝对定位和相对定位：
绝对定位：
伺服电机的绝对定位就是相对零点的位置，要用绝对定位，就要先建立位置原点，也就是回参考点。
回过参考点后，用绝对定位时，你给定的位置是以参考点为基准计算的。
绝对定位：
伺服电机的相对定位就是相对前一个位置，相对定位是以当前位置为基准计算的，也就是增量方式，不需回参考点就能执行。
比如：有1～5 五个数据：
从1～3，这时为3.然后从3到5，绝对位=5，此时是以1为基准，所以=5。
这叫绝对位。
从3～5，这个距离只有2.这时只能=2.这个2是相对于3开始的，是相对于3为基准的，所以这叫相对位。
垂直使用的滚珠丝杠伺服电机选型计算实例
垂直使用的滚珠丝杠伺服电机选型计算实例
垂直使用的滚珠丝杠伺服电机选型计算实例如下：
一、伺服电机选型步骤
1. 确定电机的机械负载：机械负载主要包括工作台、工作物和丝杠的重量，以及可能的外部负载。
在本例中，工作台重量为50kgf，工作物重量最大为25kgf，丝杠重量可以根据具体型号确定。
2. 确定电机的运动参数：运动参数包括电机的最大行程、最大速度、加速度等。
在本例中，最大行程为1000mm，最大速度为50m/min，加速度可以根据具体应用确定。
3. 确定电机的控制参数：控制参数包括定位精度和重复定位精度。
在本例中，定位精度为±/最大行程，重复定位精度为±。
4. 确定电机的驱动参数：驱动参数包括电机的最大扭矩和最大电流等。
在本例中，电机的最大扭矩和最大电流可以根据具体应用确定。
二、伺服电机选型计算
1. 计算电机的轴向力：根据机械负载的重量和重力加速度，可以计算出电机的轴向力。
在本例中，等速度时轴向力F2=μ(W1+W2)xg=(50+25)=(N)，
其中μ为滑动摩擦系数，W1为工作台重量，W2为工作物重量，g为重力加速度。
2. 计算电机的转矩：根据电机的轴向力和转速，可以计算出电机的转矩。
在本例中，电机的转速可以根据具体应用确定，然后根据轴向力和转速计算出电机的转矩。
3. 确定电机型号：根据电机的运动参数、控制参数和驱动参数，以及计算出的转矩和可能的外部负载，选择适合的电机型号。
以上是垂直使用的滚珠丝杠伺服电机选型计算实例，具体计算过程可能需要根据具体情况进行调整和优化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
伺服控制定位精度计算
建筑物防直击雷的防雷装置包括
一、伺服系统定位误差形成原因与克服办法
通常情况下，伺服系统控制过程为：升速、恒速、减速和低速趋近定位点，整个过程都是位置闭环控制。
减速和低速趋近定位点这两个过程，对伺服系统的定位精度有很重要的影响。
减速控制具体实现方法很多，常用的有指数规律加减速算法、直线规律加减速算法。
指数规律加减速算法有较强的跟踪能力，但当速度较大时平稳性较差，一般适用在跟踪响应要求较高的切削加工中。
直线规律加减速算法平稳性较好，适用在速度变化范围较大的快速定位方式中。
选择减速规律时，不仅要考虑平稳性，更重要的是考虑到停止时的定位精度。
从理论上讲，只要减速点选得正确，指数规律和线性规律的减速都可以精确定位，但难点是减速点的确定。
通常减速点的确定方法有：
（1）如果在起动和停止时采用相同的加减速规律，则可以根据升速过程的有关参数和对称性来确定减速点。
（2）根据进给速度、减速时间和减速的加速度等有关参数来计算减速点，在当今高速CPU十分普及的条件下，这对于CNC的伺服
系统来说很容易实现，且比方法（1）灵活。
伺服控制时，由软件在每个采样周期判断：若剩余总进给量大于减速点所对应的剩余进给量，则该瞬时进给速度不变（等于给定值），否则，按一定规律减速。
理论上讲，剩余总进给量正好等于减速点所对应的剩余进给量时减速，并按预期的减速规律减速运行到定位点停止。
但实际上，伺服系统正常运转时每个采样周期反馈的脉冲数是几个、十几个、几十个甚至更多，因而实际减速点并不与理论减速点重合。
如图1所示，其最大误差等于减速前一个采样周期的脉冲数。
若实际减速点提前，则按预期规律减速的速度降到很低时还未到达定位点，可能需要很长时间才能到达定位点。
若实际减速点滞后于理论减速点，则到达定位点时速度还较高，影响定位精度和平稳性。
为此，我们提出了分段线性减速方法。
图1减速点误差示意图
在低速趋近定位点的过程中，设速度为V0（mm/s），伺服系统的脉冲当量为delta;（mu;m），采样周期为tau;（ms），则每个采样周期应反馈的脉冲数为：N0=V0tau;/delta;。
由于实际反馈的脉冲数是个整数，可能有一个脉冲的误差，即此时速度检测误差最大值为l/N0=delta;/（V0tau;）。
采样周期越小、速度越低，则速度检测误差
越大。
为了满足定位精度是一个脉冲的要求，应使V0很小，使得N0le;1，此时速度检测误差达到100％甚至更高。
如果此时仍然实行位置闭环控制，必然造成极大的速度波动，严重影响伺服机构的精确定位。
所以，我们认为此时应采取位置开环控制，以避免速度波动。
二、分段线性减速精确定位
1、方法与步骤
分段线性减速的特点是减速点不需要精确确定，减速过程速度曲线如图2所示。
首先讨论最不利情况，即由伺服系统的最高速度开始减速过程，具体的减速步骤是：
（1）初始速度VG经AB段以加速度a2降速到V2，在BC段以V2匀速运行T2个采样周期，用BC这个时间段来补偿减速点A的误差。
A点最大误差是VG对应的一个采样周期的脉冲数
NG=VGtau;/delta;，速度为V2时一个采样周期的脉冲数为
N2=V2tau;/delta;，则只要保证T2ge;NG/N2=VG/V2,就可以使BC时间段补偿减速点A点的误差。
（2）速度V2经CD段以加速度a1降速到V1，在DE段以V1匀速运行T1个采样周期，用DE这个时间段来补偿减速点C的误差。
类似地，应保证T1ge;V2/V1。
由于速度V1较低，假设取
V1=5mm/s，脉冲当量delta;=1mu;m，采样周期tau;=1ms，则单位采样周期应反馈的脉冲数为N1=5，速度检测误差最大可达20％。
所以，从这段过程开始就可以采用开环控制，以避免由于速度检测误差而引起速度波动。
值得注意的是，开环控制算法应包括伺服机构的死区补偿和零漂补偿模块。
（3）速度V1经EF段以加速度a1降速到V0，在FG段以V0匀速运行T0个采样周期，直到到达定位点，这个过程采用位置开环控制。
通常情况下开始减速时伺服系统的速度（假设为VG1）小于最高速度，这时相当于减速起始点A向下移动到A1点，如图2虚线所示。
如果初始速度小于V2，如图2中的VG2所示，相当于减速起始点移到了CD段，少了一段减速过程。
图2减速过程速度曲线
程序框图如图3所示，图中R为总剩余进给量（脉冲数），RA、RB、RC、RD、RE、RF分别对应图2减速曲线A、B、C、D、E、F点所对应的剩余进给量（脉冲数），可以由V、a、T、tau;等参数算出。
例如：
图3速度控制框图
2、几组参数的确定原则
（1）V0、V1和V2在常规的减速过程中，减速点的位置误差全靠最后低速趋近阶段来补偿，这样，V0就很不好选取。
如果V0选得过小，应保证T0ge;（VG/V0），则需要很长时间才能到达定位点；如果V0选得较大，直接影响定位精度。
分段线性减速方法与常规的减速方法相比，增加了BC、DE两个时间段，减速点的位置误差可以在较高速度得到绝大部分的补偿。
因此，V0可以选得很小。
通常可取伺服系统的最低速度，这样可以提高伺服系统的定位精度。
V1、V2可分别取伺服系统最高速度的1%和10%。
（2）a1、a1和a2加速度越大，减速过程越短，但引起的冲击和误差也越大。
因此，在高速阶段加速度可取大些，以保证减速过程的快速性；低速阶段应取较小的加速度，以保证定位精度。
通常a1的值在数值上可取为与V0相等。
（3）T0、T1和T2由前面分析可知，为了补偿减速点的位置误差，应取T0=KV1/V0，T1=KV2/V1，T2=KVG/V2,式中K为可靠性系数，用来补偿算法的计算误差及其它一些不确定因素的影响，常取K=1.1～1.3。
该方法与伺服系统本身特性无关，可作为任何伺服系统在任意速度下减速控制方法。
在我们为上海机床厂研制的YKA7232蜗杆砂轮磨齿机数控系统中，采用了分段线性减速开环趋近定位点的控制
方法。
实测各轴定位精度和重复定位精度都控制在一个脉冲当量内，性能稳定，获得了很好的效果。