FANUC 数控交流伺服驱动系统故障维修
FANUC 数控交流伺服驱动系统故障维修
1、FANUC 6M数控开机出现剧烈振动的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6M的加工中心，在机床搬迁后，首次开机时，机床出现剧烈振动，CRT显示401、430报警。
分析与处理过程：FANUC 6M数控系统CRT上显示401报警的含义是“X、Y、Z等进给轴驱动器的速度控制准备信号（VRDY信号OFF状态，即：速度控制单元没有准备好”；ALM430报警的含义是“停止时Z轴的位置跟随误差超过”。
根据以上故障现象，考虑到机床搬迁前工作正常，可以认为机床的剧烈振动，是引起X、Y、Z等进给轴驱动器的速度控制准备信号（VRDY信号）为“OFF”状态，且Z轴的跟随误差超过的根本原因。
分析机床搬迁前后的最大变化是输入电源发生了改变，因此，电源相序接反的可能性较大。检查电源进线，确认了相序连接错误；更改后，机床恢复正常。
2、FANUC 6ME数控运动失控的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6ME系统的加工中心，由于伺服电动机损伤，在更换了X 轴伺服电动机后，机床一接通电源，X轴电动机即高速转动，CNC发生ALM410报警并停机。
分析与处理过程：机床一接通三磊．X轴电动机即高速转动，CNC发生ALM410报警并停机的故障，在机床厂第一次开机调试时经常遇到，根据维修经验，故障原因通常是由于伺服电动机的电枢或测速反馈极性接反引起的。
考虑到本机床X轴电动机已经进行过维修，实际存在测速发电机极性接反的可能性，维修时将电动机与机械传动系统的连接脱开后（防止电动机冲击对传动系统带来的损伤），直接调换了测速发电机极性，通电后试验．机床恢复正常。
3、FANUC 6ME数控运动失控的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6ME系统、FANUC直流伺服驱动、SIEMENS1HU3076直流伺服电动机的进口加工中心，在机床大修后，机床一接通电源，X轴电动机即高速转动，CNC发生ALM410报警并停机。
分析与处理过程：故障分析处理过程同上，初步判定故障原因通常是由于伺服电动机的电枢或测速反馈极性接反引起的；
考虑到本机床大修时，将X轴电动机进行了重新安装，且SIEMENS lHU3076直流伺服电动机不带测速发电机，伺服电动机的实际转速反馈信号通过对编码器的F/V转换得到，因此故障最大可能的原因是电动机电枢线极性接反。
维修时在电动机与机械传动系统脱开后（防止电动机冲击对传动系统带来的损伤），直接调换了电动机电枢极性，通电后试验，机床恢复正常。
4、FANUC 7M数控速度控制单元无报警指示的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 7M数控系统的加工中心，开机时，系统CRT显示ALM05、ALM 07报警。
分析与处理过程：FANUC 7M数控系统ALM 05报警的含义是“系统处于“急停”状态”；ALM07报警的含义是“伺服驱动系统末准备好”。
在FANUC 7M系统中，引起05、07号报警的常见原因有：数控系统的机床参数丢失或伺服驱动系统存在故障。
检查机床参数正常；但速度控制单元上的报警指示灯均未亮，表明伺服驱动系统未准备好，且故障原因在速度控制单元。
进一步检查发现，Z轴伺服驱动器上的30A（晶闸管主回路）和1.3A（控制回路）熔断器均已经熔断，说明Z轴驱动器主回路存在短路。
分析驱动器主回路存在短路的原因，通常都是由于晶闸管被击穿引起的。故利用万用表逐一检查主回路的晶闸管，发现其中的两只晶闸管已被击穿，造成了主回路的短路。更换晶闸管后，驱动器恢复正常。
5、FANUC 6ME数控速度控制单元无报警指示的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6ME的加工中心，在加工过程中，突然停机，CRT显示ALM401、410、411、420、421、430、431号报警。
分析与处理过程：FANUC6ME系统CRT上显示以上各报警的含义是：
ALM 401：X、Y、Z等进给轴驱动器的速度控制准备信号（VRDY信号）为“OFF”状态，即：伺服驱动系统没有准备好。
ALM 410、420、430：X轴、Y轴和Z轴停止时的位置偏差过大。
ALM 411、421、431：X轴、Y轴和Z轴移动时位置偏差过大。
根据FANUC 6M数控系统的维修说明书，发生以上报警号的原因较多，且都与位置控制、伺服驱动器有关。实际分析，在一般情况下，系统同时发生X轴、Y轴和Z轴伺服驱动器损坏的可能性较小，故而故障应与速度控制单元的公共部分有关。
通过检查速度控制单元的主回路电源、辅助电源等公共部分．发现伺服变压器的进线电源熔断器的其中两相已熔断。
测量伺服变压器一次(侧)进线，确认变压器柜内部存在短路；打开伺服变压器柜检查发现，伺服变压器进线的电线绝缘破损，造成了电源短路。在重新连接后，确认伺服驱动器无短路，重新开机，故障排除，机床恢复正常。
6、FANUC 7M数控速度控制单元TGLS报警的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 7M数控系统的加工中心，开机时，CRT显示ALM 05、ALM 07报警。
分析与处理过程：FANUC 7M数控系统发生05号报警的含义同例4。
检查机床伺服驱动系统，发现X轴速度控制单元上的TGLS报警灯亮，即：X轴存在测速发电机断线报警，分析故障可能的原因有：
1）测速发电机或脉冲编码器不良。
2）电动机电枢线断线或连接不良。
3）速度控制单元不良。
测量、检查X轴速度控制单元，发现外部条件正常；速度控制单元与伺服电动机、CNC 的连接正确，表明故障与速度控制单元或电动机有关。
为了确定故障部位，维修时首先通过互换X、Y轴速度控制单元的控制板，发现故障现象不变，初步判定故障在伺服电动机或电动机内装的测量系统上。
由于故障都与伺服电动机有关，维修时再次进行了同规格电动机的互换确认，故障随着伺服电动机转移。
将X轴电动机拆下，通过加入直流电，单独旋转电动机，电动机转动平稳、调速正常，表明电动机本身无故障。用示波器测量测速发电机输出波形，发现波形异常。拆下测速发电动机检查，发现测速发电机电刷弹簧已经断裂，引起了接触不良。通过清扫测速发电机，并更换电刷后，机床恢复正常。
7、FANUC 6M数控速度控制单元TGLS报警的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6M数控的加工中心，机床起动后，手动进行第4轴回参考点操作，速度控制单元出现TGLS报警。
分析与处理过程：速度控制单元出现TGLS报警的含义是“速度测量系统断线”。根据故障的含义以及实际机床情况，维修时按下列顺序进行了检查与确认：
1）检查电动机内装式脉冲编码器，未发现不良。
2）检查电动机、驱动器各连接器，均已经牢固连接。
3）用万用表测量电动机各电缆的连接，未发现问题。
4）交换驱动器的控制板未见异常。
重新起动机床，报警消失，但回转工作台回零后，又重现报警。
为了分清故障部位，考虑到机末伺服系统为半闭环结构，试着脱开电动机与丝杠的联接后，再次开机试验，发现故障消失，因此判定故障原因在回转工作台的机械部分。
检查后发现回转工作台的齿牙盘巨置已经发生了偏离，经重新调整机械位置后，报警消除，机床恢复正常。
8、FANUC 6ME数控速度控制单元HCAL报警的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6ME的数控冲床，开机时CRT显示ALM 401报警，且Y 轴速度控制单元上HCAL报警灯亮。
分析与处理过程：FANUC 6M数控系统CRT上显示401报警的含义是“X、Y、Z等进给轴伺服驱动系统的速度控制单元的准备信号（VRDY信号）为OFF状态，即伺服驱动系统没有准备好”；速度控制单元状态指示灯HCAL亮的含义是“速度控制单元存在过电流报警”。
由于本机床使用的是PWM直流速度控制单元，根据报警分析，直流速度控制单元存在过电流报警是引起数控系统401报警的根本原因，因为当速度控制单元出现过电流时，必然使得速度控制单元的“准备好”信号（VRDY信号）断开。
速度控制单元出现过电流可能的原因有：
1）主回路逆变晶体管TM1~TM4模块不良。
2）伺服电动机电枢线短路、绕组短路或对地短路。
3）驱动器内部逆变晶体管输出短路或对地短路。
根据以上原因，通过测量电动机绕组，表明电动机正常；因此故障最大可能的原因是驱动器上的晶体管模块损坏。通过实际测量发现，驱动器主回路的逆变晶体管模块TM1、TM2损坏。在测量确认主回路无短路的前提下，通过更换同规格模块后，故障排除，机床恢复正常工作。
9、FANUC 6M数控速度控制单元HCAL报警的故障维修
故障现象：一台采用FANUC 6M数控系统，配套DC10型PWM直流速度控制单元的立式加工中心，开机时出现ALM 401报警。
分析与处理过程：FANUC 6M数控出现ALM 401报警的含义同例8。检查速度控制单元，发现Y轴伺服驱动器上的HCAL报警灯亮，表明Y轴存在过电流，故障可能的原因同例8。
为了确认故障部位，维修是先取下伺服电动机的电枢线，并设定了端子S23短路（取消由于电枢线未连而产生TGLS报警）。再次开机试验，发现HCAL报警消失，由此确认，故障与驱动器本身无关，其故障部位在电枢线或伺服电动机上。
拆下Y轴伺服电动机检查，发现该轴电动机由于安装位置不良，长期有冷却水溅入电枢线插头，引起了电枢线插头的绝缘不良，产生了短路；更换电动机插头，并对冷却水进行防护处理后，机床恢复正常。
10、FANUC 6M数控速度控制单元BRK报警的故障维修
故障现象：一台采用FANUC 6M数控系统，配套FANUCDCl0型PWiM直流伺服驱动系统的数控铣床，在自动运行过程中突然停机，CNC出现ALM 401、ALM 431报警。
分析与处理过程：FANUC 6M数控出现ALM 401报警的含义同上例；ALM431是Z轴跟随误差报警。
检查伺服驱动系统，发现Z轴速度控制单元的BRK报警灯亮，表明主回路断路器跳闸，分析故障原因，可以初步确定为主回路存在短路或过电流。
重新合上主回路断路器NBFl/NBF2后，测量Z轴速度控制单元电源进线，发现U、W 间存在短路，对照速度控制单元主回路原理图逐一检查主回路各元器件，测量发现，该速度控制单元的主回路浪涌吸收器ZNR存在短路。更换同规格的浪涌吸收器后，在测量确认主回路已无短路的情况下，再次开机，机床故障排除。
11、FANUC 6M数控速度控制单元HVAL报警的故障维修
故障现象：某配套FANUC 6M数控系统，DC20/30型直流PWM驱动的卧式加工中心，在自动加工过程中，偶然出现ALM401、ALM421报警。
分析与处理过程：FANUC 6M出现ALM401报警的含义同上例，ALM421是Y轴位置跟随超差报警。
由于故障偶尔出现，初步判定CNC与伺服驱动系统本身无损坏：据操作人员反映，在机床手动、回参考点工作时，均无报警，分析电缆连接不良的可能性亦较小。
为了确定故障原因，维修时对Y轴编制了空运行试验程序，经多次试验确认：故障多在快进起动与停止时出现，故障时，速度控制单元上HVAL报警指示灯亮，表明驱动系统存在过电压。
测量速度控制单元输入电源，发现输入电压正确；检查直流母线上的制动电阻、斩波管均未损坏，初步判定故障是由于机械负载过重引起的。
由于该机床Y轴采用了液压平衡系统，分析机械负载过重可能与平衡液压缸的压力调节有关，进一步检查液压系统，发现平衡压力调整过低；重新调正平衡系统压力后，故障现象消失，机床恢复正常。
12、FANUC 6M数控速度控制单元OVC报警的故障维修
故障现象：某配套FANUC 6M数控系统的进口立式加工中心，在自动加工过程中，出现ALM402、ALM403、ALM441报警。
分析与处理过程：FANUC 6M数控出现以上报警的含义如下：
ALM401：附加轴（第4轴）速度控制单元过载报警。
ALM403：第4轴速度控制单元未准备好报警。
ALM441：第4轴位置跟随误差超过报警。
由于该机床的第4轴（A轴）为数控车台，根据报警的含义，检查A轴速度控制单元及伺服电动机，发现该轴伺服电动机表面温度明显过高，证明A轴事实上存在过载。
为了分清故障部位，在回转台上取下了伺服电动机，旋转A轴蜗杆，发现蜗杆已被完全夹紧。考虑到该轴有液压夹紧机构，在松开A轴液压夹紧机构后再试验，但蜗杆仍无法转动，由此确认故障是由于A轴机械过重引起的。
打开A轴转台检查，发现转台内部的夹紧装置及检测开关位置调节不当，使A轴在松开状态下，仍然无法转动；重新调整转台夹紧装置及检测开关后，再次试验，报警消失，机床恢复正常。
13、FANUC 6M数控速度控制单元OVC报警的故障维修
故障现象：一台采用FANUC 6M数控系统的进口立式加工中心，自动加工过程中，CRT 显示ALM403、ALM441报警。
分析与处理过程： ALM403、ALM441报警的含义同12例。根据报警内容，可以确定故障的主要原因是第4轴驱动器未准备好。检查报警时第4轴速度控制单元的状态，发现该轴伺服驱动器的指示灯“OVC”亮，表明速度控制单元存在过载。
经与12例同样的检查，发现转台可以正常松开，而且在取下工件后，程序空运行动作完全正常，证明转台本身无故障。
检查机床实际情况，发现该机床的A轴除在转台侧夹紧外，尾架上亦带有液压夹紧装置。A轴回转需要两者同时松开方可进行。调节尾架液压夹紧装置，在保证可靠松开后，故障排除，机床报警消失。
14、FANUC 6M数控速度控制单元LVAL报警的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6M数控系统的立式加工中心，在开机后，系统显示ALM401报警。
分析与处理过程：FANUC 6M系统出现ALM 401的原因同前例。经检查X轴速度控制单元的报警指示灯LVAL亮，表明速度控制单元存在电源电压过低报警。
根据LVAL报警可能的原因，首先检查驱动器的ACl8V输入，测量表明，输入电压正确。进一步检查辅助电源熔断器F8/F9正常，表明辅助电源回路无短路。
对照FANUC直流伺服单元原理图，开机后测量驱动器辅助电源控制电压，发现驱动器DC15V为“0”，表为+15V辅助电源故障。逐级测量+15V辅助电源回路各元器件，最终发现驱动器的DCl5V集成稳压器件Q11（7815）损坏。
更换同规格集成电路后，测量+15V正常，LVAL亮灭，机床报警消失，故障排除。
15、FANUC 7M数控测速发电机引起的位置跟随误差报警的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 7M数控系统加工中心，机床起动后，CRT显示38号报警。
分析与处理过程：FANUC 7M出现38号报警的含义是Z轴停止时的位置跟随误差超过允许的范围。
对于直流伺服驱动系统，为了加快动态响应速度，当坐标轴处于停止状态，电动机应于“零位抖动”状态。在正常情况下，这一状态的速度控制单元的测量端CH8；对地电压应在±0.5V以下，若此值过大，就会导致工作台停止时的位置跟随误差超过参数设定的允许范围。
在本机床上，检查速度控制单元的增益调整RV1电位器在60％左右，相当于速度环增益为251/S，应属于正常的设定，调整RV1故障无法排除。
进一步利用示波器观察测量端CH2的测速发电机输入波形，并与其他轴的信号相比较，发现Z轴的测速发电机的输入信号脉动过大，初步判定故障是由测速发电机不良引起的。进一步检查发现，测速发电机的刷架机械位置发生了偏移、刷架已经断裂，造成反馈信号的脉动过大，引起停止时的位置跟随误差的超差。
更换测速发电机的刷架后，故障排除，机床恢复正常。
16、FANUC 7M数控测速发电机引起的位置跟随误差报警的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 7M数控系统立式加工中心，开机时，系统出现ALM05、07和37号报警。
分析与处理过程：FANUC 7M系统ALM05、ALM07的含义同前例；ALM37是Y轴位置误差过大报警。
分析以上报警，ALM05报警是由于系统“急停”信号引起的，通过检查可以排除；ALM07报警是系统中的速度控制单元未准备好，可能的原因有：
（1）电动机过载。
（2）伺服变压器过热。
（3）伺服变压器保护熔断器熔断。
（4）输入单元的EMG（IN1）和EMG（IN2）之间的触点开路。
（5）输入单元的交流100V熔断器熔断（F5）。
（6）伺服驱动器与CNC间的信号电缆连接不良。
（7）伺服驱动器的主接触器(MCC)断开。
ALM 37报警的含义是“位置跟随误差超差”。
综合分析以上故障，当速度控制单元出现报警时，一般均会出现ALM 37报警，因此故障维修应针对ALM07报警进行。
在确认速度控制单元与CNC、伺服电动机的连接无误后，考虑到机床中使用的X、Y、Z伺服驱动系统的结构和参数完全一致，为了迅速判断故障部位，加快维修进度，维修时首先将X、Z两个轴的CNC位置控制器输出连线XC（Z轴）和XF（Y）轴以及测速反馈线XE（Z轴）与XH（Y轴）进行了对调。这样，相当于用CNC的Y轴信号控制Z轴，用CNC的Z轴信号控制Y轴，以判断故障部位是在CNC侧还是在驱动侧。经过以上调换后开机，发现故障现象不变，说明本故障与CNC无关。
在此基础上，为了进一步判别故障部位，区分故障是由伺服电动机或驱动器引起的，维修时再次将Y、Z轴速度控制单元进行了整体对调。经试验，故障仍然不变，从而进一步排除了速度控制单元的原因，将故障范围缩小到Y轴直流伺服电动机上。
为此，拆开了直流伺服电动机，经检查发现，该电动机的内装测速发电机与伺服电动机间的联接齿轮存在松动，其余部分均正常。将其联接紧固后，故障排除。
17、FANUC 6ME数控系统主板不良引起的跟随误差报警的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6ME数控加工中心，在加工过程中，突然停机，CRT显示401、410、420报警。
分析与处理过程：FANLUC 6M数控系统CRT上显示401报警的含义与可能的原因同上。报警410、420的含义是“X轴和Y轴停止时的位置偏差过大”，其可能的原因有：1）位置偏差值设定错误。
2）输入电源电压太低。
3）伺服电动机不良。
4）电动机的动力线和反馈线连接故障。
5）速度控制单元故障以及系统主板的位置控制部分故障，等等。
考虑到本机床X、Y轴速度控制单元同时存在报警，因此，故障一般都与速度控制单元的公共部分有关。
通过检查伺服驱动器电源、速度控制单元辅助电源、速度控制单元与CNC的连接等公共部分，未发现不良；初步判定可能是系统主板的位置控制部分不良引起的。考虑到现场有同类机床，为维修提供了便利。通过替换主板，确认了故障是由于系统主板不良引起的，直接更换主板后，排除故障，机床恢复正常。
18、FANUC 3MA数控编码器不良引起的跟随误差报警的故障维修
故障现象：某配套FANUC 3MA系统的数控铣床，在运行过程中，系统显示ALM31
报警。
分析及处理过程：FANUC 3MA系统显示ALM 31报警的含义是“坐标轴的位置跟随误差大于规定值”。
通过系统的诊断参数DGN 800、801、802检查，发现机床停止时DGN 800（X轴的位置跟随误差）在—1与—2之间变化；DGN801（Y轴的位置跟随误差）在＋1与—1之间变化；但DGN802（Z轴的位置跟随误差）值始终为“0”。由于伺服系统的停止是闭环动态调整过程，其位置跟随误差不可以始终为”0”，现象表明Z轴位置测量回路可能存在故障。
为进一步判定故障部位，采用交换法，将Z轴和X轴驱动器与反馈信号互换，即：利用系统的X轴输出控制Z轴伺服，此时，诊断参数DGN 800数值变为0，但DGN 802开始有了变化，这说明系统的Z轴输出以及位置测量输入接口无故障。故障最大的可能是Z轴伺服电动机的内装式编码器或编码器的连接电缆存在不良。
通过示波器检查Z轴的编码器，发观该编码器输出信号不良；更换新的编码器，机床即恢复正常。
19、FANUC 6M数控机械传动系统引起的跟随误差报警的故障维修
故障现象：一台采用FANUC 6M数控系统卧式加工中心，在B轴旋转时（不论手动或回参考点），出现ALM403、ALM441报警。
分析与处理过程：FANUC 6M数控系统出现ALM403、441报警的含义同前例。检查该机床的实际情况，发现机床配用的是齿牙盘回转工作台，工作台的回转应首先抬起转台后，才能进行。
检查机床的实际动作，当按下B轴方向键后，转台有“抬起”动作，但回转动作一开始即出现以上报警。
现场分析，估计报警的原因是由于工作台抬起不到位引起的。进一步检查，确认以上原因；重新调节转台抬起行程，确保抬起到位后，故障排除，机床恢复正常。
20、FANUC 6M数控机械传动系统引起的跟随误差报警的故障维修
故障现象：一台采用FANUC 6M数控系统的进口立式加工中心，在A轴回转时，出现ALM403、ALM441报警。
分析与处理过程：机床故障的分析过程同前例，但现场分析试验后发现本机床故障与上面几例的区别是，在本例中，当取下工件后，A轴运动立即恢复正常，报警消除。
为了分析比较，维修时测量了有工件与无工件时的电动机负载情况，测量发现，当装上工件尾架顶尖伸出后，A轴伺服电动机电流立即上升，直到超过额定电流。
根据以上现象，可以初步判定A轴过载的原因是尾架干涉引起的；重新调整尾架伸出行程与压力，并监视A轴电流，保证尾架伸出后电动机电流在额定的30％左右，故障消失，机床恢复正常。
21、FANUC 6M系统的数控连接不良引起跟随误差报警的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6M系统的数控铣床（二手设备)，开机后移动X轴，CNC 显示ALM411、ALM401报警。
分析与处理过程：FANUC 6M系统ALM401报警的内容同前，ALM411报警的含义是“运动时X轴跟随误差超过”。
进一步分析、试验，发现系统全部参数设置正确，开机时驱动器无报警，且利用增量方式或手轮方式少量移动X轴（≤0.2mm），机床仍无报警，且显示变化，但电动机不转。通过诊断参数检查X轴跟随误差DGN800的值，发现在X轴运动时，其值不断增加，当超过±200时，即出现报警，这一点与系统的“停止时允差”监控参数一致。
由于机床开机时速度控制单元均无报警，且CNC跟随误差能变化，初步判定机床的CNC 与速度控制单元均无故障。利用万用表测量驱动器的V CMD（速度给定电压）输入，发现此值始终为“0”，即：故障原因为CNC的速度给定电压未输入到驱动器。
在故障确定后，检查CNC至速度控制单元的连线，发现X轴速度给定输出线中间已断裂；重新连接后，故障排除，X轴即可正常工作。
22、FANUC 6M数控速度控制单元不良引起跟随误差报警的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6M数控系统立式加工中心，在自动加工过程中突然出现ALM401、ALM431报警。
分析与处理过程：FANUC 6M数控系统ALM 401、ALM 431的含义同前例。故障的分析与测量过程同上例。
经测量速度控制单元的测量端CH18上的V CMD输入有电压，但测量端CH8上的电流给定值始终为0V，判定故障应与速度调节器回路有关。
对照FANUC直流伺服单元原理图分析、检查速度调节器各组成元器件，经测量发现速度调节器的集成运算放大器Q1的反向输入端（Q1的2脚）输入有电压，但Q1的输出端（Q1的1脚）始终为0V，由此确认Q1损坏。更换同规格的集成运算放大器后，故障排除，机床恢复正常。
23、FANUC 6ME数控系统参数错误引起跟随误差报警的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6ME数控加工中心，在开机后，CRT显示401、410、411、420、421、430、431号报警。
分析与处理过程：FANUC 6M数控系统CRT上显示以上报警的含义及分析过程同前。初步判定故障发生在速度控制单元的公共部分。
检查伺服驱动器电源、速度控制单元辅助电源等公共部分，未发现伺服驱动系统存在不良。考虑到在一般情况下，同时发生X轴、Y轴、Z轴伺服驱动器损坏的可能性较小，因此维修时检查了伺服系统的参数设定。经检查发现，该机床的部分参数存在不同程度上的错误。在故障原因不明的情况下，根据机床原出厂数据，首先对参数进行了恢复，重新开机后，故障清除，机床恢复正常工作。
为了保证加工精度，又对机床的间隙、螺距等参数进行了重新测量与补偿，机床的精度得到了恢复，机床工作完全正常。
本故障的真正原因不明，初步判断属于偶然性干扰引发的存储器数据混乱。
故障现象：一台配套FANUC 7M数控系统加工中心，进给加工过程中，发现Y轴有振动现象。
分析与处理过程：加工过程中坐标轴出现振动、爬行现象与多种原因有关，故障可能是机械传动系统的原因，亦可能是伺服进给系统的调整与设定不当等等。
为了判定故障原因，将机床操作方式置于手动方式，用手摇脉冲发生器控制Y轴进给，发现Y轴仍有振动现象。在此方式下，通过较长时间的移动后，Y轴速度单元上OVC报警灯亮。证明Y轴伺服驱动器发生了过电流报警，根据以上现象，分析可能的原因如下：1）电动机负载过重。
2）机械传动系统不良
3）位置环增益过高。
4）伺服电动机不良，等等。
维修时通过互换法，确认故障原因在直流伺服电动机上。卸下Y轴电动机，经检查发现6个电刷中有2个的弹簧已经烧断，造成了电枢电流不平衡，使电动机输出转矩不平衡。另外，发现电动机的轴承亦有损坏。帮而引起Y轴的振动与过电流。
更换电动机轴承与电刷后，机庆恢复正常。
25、FANUC 6ME数控运动不平稳故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6ME数控加工中心，在长期使用后，只要工作台移动到行程的中间段，X轴即出现缓慢的正、反向摆动。
分析与处理过程：由于机床在其他位置时工作均正常，因此，系统参数、伺服驱动器和机械部分应无问题。
考虑到机床已经过长期使用，机末与伺服驱动系统之间的配合可能会发生部分改变，一旦匹配不良，可能引起伺服系统的局部振动。根据FANUC伺服驱动系统的调整与设定说明，维修时通过改变X轴伺服单元上的S6、S7、S11、S13等设定端的设定，消除了机床的振动。
26、FANUC 6ME数控运动不平稳故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6ME数控加工中心，在长期使用后，手动操作Z轴时有振动和异常响声，CRT显示431号报警。
分析与处理过程：FANUC 6M系统出现431号报警的含义是“移动过程中Z轴误差过大”。通过系统的位置跟随误差诊断参数DGN802检查Z轴的位置误差，发现此值超过了系统允许的范围。
为了分清故障部位，考虑到机床伺服系统为半闭环结构，通过脱开电动机与丝杠的联接再次开机试验，发现伺服驱动系统工作正常，故障清除；从而初步判定故障原因在机床机械部分。利用手动转动机床Z轴，发现丝杠转动困难，丝杠的轴承发热。经仔细检查，发现Z 轴导轨无润滑，造成Z轴摩擦阻力过大；重新修理Z轴润滑系统后，机床恢复正常。
故障现象：一台配套FANUC 3M系统的数控铣床，在快速移动时，X轴与Y轴电动机有异常声，Z轴出现不规则的抖动，并且在主轴起动后，现象更为明显。
分析与处理过程：根据故障现象，初步判定该故障与驱动系统公共电源部件有关。但利用万用表检查各轴驱动器和CNC系统的工作电压，都满足要求。为了进一步对输入电源进行确认，维修时用示波器仔细检查了电源的输入波形，发现伺服驱动器直流整流的交流输入电压波形异常。再向前进行逐级检查，最终发现驱动器的输入匹配电阻存在问题，经测量其阻值已经变大；换上电阻后，机床恢复正常。
28、FANUC 6ME数控运动不平稳故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6ME数控系统加工中心，X轴在静止时机床工作正常，无报警；但在X轴运动过程中，出现振动，伴有噪声。
分析与处理过程：由于机床在X轴静止时机床工作正常，无报警，初步判定数控系统与驱动器无故障。考虑到X轴运动时定位正确，因此，进一步判定系统X位置环工作正常。
检查X轴的振动情况，经观察发现，振动的频率与运动速度有关，运动速度快振动频率较高，运动速度慢则振动频率低，初步认为故障与速度反馈环节有关。分析引起以上故障可能的原因有：
1）测速发电机不良。
2）测速发电机连接不良。
3）直流伺服电动机不良。
维修时首先检查X轴伺服电动机的测速发电机连接，未发现不良。检查X轴伺服电动机与内装式测速发电机，发现换向器表面积有较多的碳粉，用压缩空气进行清理后，故障未消除。
进一步利用数字万用表，测量测速发电机换向片之间的电阻值，经比较后发现，有一对极片间的电阻值比其他各对极片间的电阻值大了很多，说明测速发电机绕组内部存在断路现象。更换新的测速发电机后，机床恢复正常。
29、FANUC 6ME数控运动不平稳故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6ME数控系统加工中心，X轴在运动时速度不稳；由运动到停止的过程中，在停止位置出现较大幅度的振荡，有时不能完成定位，必须关机后，才能重新工作。
分析与处理过程：仔细观察机床的振动情况，发现X轴振荡频率较低，且无异常声。从振荡现象上看，故障现象与闭环系统参数设定有关，如：系统增益设定过高、积分时间常数设定过大等。
检查系统的参数设定、伺服驱动器的增益、积分时间电位器调节等均在合适的范围，且与故障前的调整完全一致，因此可以初步判断X轴的振荡与参数的设定与调节无关。
为了进一步验证，维修时在记录了原调整值的前提下，将以上参数进行了重新调节与试验，发现故障依然存在，证明了判断的正确性。
在以上处理的基础上，将参数与调整值重新回到原设定后，对伺服电动机与测量系统进行了检查。首先清理了测速发电机和伺服电动机的换向器表面，并用数字表检查测速发电机绕组情况。检查发现，该伺服电动机的测速发电机转子与电动机轴之间的连接存在松动，粘接部分已经脱开；经重新连接后，开机试验，故障现象消失，机床恢复正常工作。
30、FANUC 6M数控CNC显示位置测量系统报警帮障维修
故障现象：一台配套FANUC 6M数控加工中心，机床起动后，在自动方式运行下，CRT 显示416号报警。
分析与处理过程：FANUC 6M出现416号报警的含义是“X轴位置测量系统错误”。根据故障的含义以及FANUC 6M系统的实际配置。维修时按下列顺序进行了检查与确认：1）检查脉冲编码器，未发现不良。
2）检查电动机、驱动器各连接器，均已经牢固连接。
3）用万用表测量电动机各电缆的连接。未发现问题。
4）交换驱动器的控制板未异常。
5）重新起动机床，进行手动、回零操作，机床工作正常。
为了进一步判断故障原因，在机床进自动方式下进行空运转试验，在1h后又出现416号报警。考虑到故障的不稳定性。在发生故障的位置停止机床，再次按上述顺序进行仔细复查，发现编码器反馈信号线中有一根线接触不良，换接备用线后，机床恢复正常工作。
数控伺服系统.doc
伺服系统： 汽轮机叶片高曲率半径数控加工伺服速度控制五轴联动、数控铣床、伺服系统、速度控制、直流脉宽调速 交流变频调速 硬件结构，变频调速原理，控制刀具 工件、旋转还直线
五轴联动数控铣床伺服系统（以AV1200/2五坐标立式数控铣床进行说明）伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。它接受来自数控装置的进给指令信号，经变换、调节和放大后驱动执行件，转化为直线或旋 转运动。伺服系统是数控装置(计算机)和机床的联系环节，是数控机床的重要组成部分。 数控伺服系统的基本组成 数控系统按照调节理论来分，可以分为开环、闭环和半闭环三种数控系统，分别如下图所示： 开环数控系统 没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统），故系统稳定性好。 无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。 半闭环数控系统
半闭环数控系统的位置采样点如图所示，是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消除。因此，其精度较闭环差，较开环好。但可对这类误差进行补偿，因而仍可获得满意的精度。半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。 闭环数控系统 闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直接对运动部件的实际位置进行检测。从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。具有很高的位置控制精度。由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭环系统的设计、安装和调试都相当困难。该系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。AV1200/2五坐标立式数控铣床正是采用的这种数控系统。 伺服系统按用途和功能分为进给驱动系统和主轴驱动系统。按有无反馈检测元件分为开环控制系统和闭环控制系统。按执行元件的不同，分为步进伺服系统、直流伺服系统和交流伺服系统。伺服电动机为数控伺服系统的重要组成部分，是速度和轨迹控制的执行元件。 步进伺服系统 进伺服系统接受脉冲信号，它的转速和转过的角度取决于指令脉冲的频率或个数。由于没有检测和反馈环节，步进电机的精度取决于步距角的精度，齿轮传动间隙等，所以它的精度较低。而且步进电机在低频时易出现振动现象，它的输出力矩随转速升高而下降。又由于步进伺服系统为开环控制，步进电机在启动频率过高或负载过大时易出现“丢步”或“堵转”现象，停止时转速过高容易出现
伺服系统概要
衡量伺服系统性能的主要指标有频带宽度和精度。 频带宽度简称带宽，由系统频率响应特性来规定，反映伺服系统的跟踪的快速性。带宽越大，快速性越好。伺服系统的带宽主要受控制对象和执行机构的惯性的限制。惯性越大，带宽越窄。一般伺服系统的带宽小于15HZ，大型设备伺服系统的带宽则在1～2HZ以下。自20世纪70年代以来，由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机，使伺服系统实现了直接驱动，革除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素，使带宽达到50HZ，并成功应用在远程导弹、人造卫星、精密指挥仪等场所。 伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。因此，在伺服系统中必须采用高精度的测量元件，如精密电位器、自整角机、旋转变压器、光电编码器、光栅、磁栅和球栅等。此外，也可采取附加措施来提高系统的精度，例如将测量元件（如自整角机）的测量轴通过减速器与转轴相连，使转轴的转角得到放大，来提高相对测量精度。采用这种方案的伺服系统称为精测粗测系统或双通道系统。通过减速器与转轴啮合的测角线路称精读数通道，直接取自转轴的测角线路称粗读数通道。 伺服系统按所用驱动元件的类型可分为机电伺服系统、液压伺服系统和气动伺服系统。 最基本的伺服系统包括伺服执行元件（电机、液压缸等）、反馈元件和伺服驱动器，但是要让这个系统运转起来还需要一个上位机构：PLC、专门的运动控制卡、工控机+PCI卡、以便于给伺服驱动器发送指令。 在一个运动控制系统中“上位控制”和“执行机构”是系统中举足轻重的两个组成部分。“执行机构”部分一般不外乎：步进电机，伺服电机，以及直流电机等。它们作为执行机构，带动刀具或工件动作，我们称之为“四肢”；“上位控制”单元的方案主要有四种：单片机系统，专业运动控制PLC，PC+运动控制卡，专用控制系统。“上位控制”是“指挥”执行机构动作的，我们也称之为“大脑”。随着PC（Personal Computer）的发展和普及，采用PC+运动控制卡作为上位控制将是运动控制系统的一个主要发展趋势。这种方案可充分利用计算机资源，用于运动过程、运动轨迹都比较复杂，且柔性比较强的机器和设备。从用户使用的角度来看，基于PC机的运动控制卡主要是功能上的差别：硬件接口（输入/输出信号的种类、性能）和软件接口（运动控制函数库的功能函数）。按信号类型一般分为：数字卡和模拟卡。数字卡一般用于控制步进电机和伺服电机，模拟卡用于控制模拟式的伺服电机；数字卡可分为步进卡和伺服卡，步进卡的脉冲输出频率一般较低（几百K左右的频率），适用于控制步进电机；伺服卡的脉冲输出频率较高（可达几兆的频率），能够满足对伺服电机的控制。目前随着数字式伺服电机的发展和普及，数字卡逐渐成为运动控制卡的主流。 伺服驱动器是用来控制伺服电机的一种控制器，属于伺服系统的一部分，其作用类似于变频器作用于普通交流马达。目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法、数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC 的过程。整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。伺服驱动器一般可以采用位置、速度和力矩三种控制方式，主要应用于高精度的定位系统，目前是传动技术的
数控机床的伺服驱动系统
第五章数控机床的伺服驱动系统 §5—1概述 数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件(如工作台、动力头等，本书仅以工作台为例)的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称拖动系统。在数控机床上，伺服驱动系统接收来自插补装置或插补软件生成的进给脉冲指令，经过一定的信号变换及电压、功率放大，将其转化为机床工作台相对于切削刀具的运动。目前，这主要通过对交、直流伺服电机或步进电机等进给驱动元件的控制来实现。 数控机床的伺服驱动系统作为一种实现切削刀具与工件间运动的进给驱动和执行机构，是数控机床的一个重要组成部分，它在很大程度上决定了数控机床的性能，如数控机床的最高移动速度、跟踪精度、定位精度等一系列重要指标取决于伺服驱动系统性能的优劣。因此，随着数控机床的发展，研究和开发高性能的伺服驱动系统，一直是现代数控机床研究的关键技术之一。 一、伺服驱动系统的性能 对数控机床伺服驱动系统的主要性能要求有下列几点： (1) 进给速度范围要大。不仅要满足低速切削进给的要求，如5min mm， 还要能满足高速进给的要求，如 10000mm min。 (2) 位移精度要高。伺服系统的位移精度是指指令脉冲要求机床工作台进给的位移量和该指令脉冲经伺服系统转化为工作台实际位移量之间的符合程度。两者误差愈小，伺服系统的位移精度愈高。目前，高精度的数控机床伺服系统位移精度可 达到在全程范围内 5μ ±m。通常，插补器或计算机的插补软件每发出一个进给脉 冲指令，伺服系统将其转化为一个相应的机床工作台位移量，我们称此位移量为机床的脉冲当量。一般机床的脉冲当量为0.01~0.005 mm脉冲，高精度的CNC机床其脉冲当量可达0.001 mm脉冲。脉冲当量越小，机床的位移精度越高。 (3) 跟随误差要小。即伺服系统的速度响应要快。 (4) 伺服系统的工作稳定性要好。要具有较强的抗干扰能力，保证进给速度均匀、平稳，从而使得能够加工出粗糙度低的零件。
数控系统伺服驱动优化方法
数控系统伺服驱动优化方法 白斌 内容摘要：目前数控机床配置的数控系统主要有日本FANUC和德国SIEMENS系统，如何提高伺服驱动系统的动态特性，这也是维修及调试人员必须要做的一项很重要的工作。 机床各轴的驱动、电机数据如速度环、位置环增益直接影响轴的动态运行特性。如果这些参数设置不当，就会导致机床运行过程中的振动，伺服电机啸叫，使加工无法进行，甚至会导致丝杆和导轨损坏。为了达到良好的零件加工精度，对驱动参数进行优化是一项必不可少的工作。 关键词：速度环位置环优化 伺服驱动优化的目的就是让机电系统的匹配达到最佳，以获得最优的稳定性和动态性能。在数控机床中，机电系统的不匹配通常会引起机床震动、加工零件表面过切、表面质量不良等问题。尤其在磨具加工中，对伺服驱动的优化是必须的。 数控系统伺服驱动包括3个反馈回路，即位置回路、速度回路以及电流回路，其组成的框图如图1-1所示。最内环回路反应速度最快，中间环节反应速度必须高于最外环，如果没有遵守此原则，将会造成震动或反应不良。
图1-1 伺服系统控制回路 伺服优化的一般原则是位置控制回路不能高于速度控制回路的反应，因此，若要增加位置回路增益，必须先增加速度回路的增益。如果仅仅增加位置回路增益，机床很容易产生振动，造成速度指令及定位时间增加，而非减少。在做伺服优化时必须知道机床的机械性能，因为系统优化是建立在机械装配性能之上的，即不仅要确保伺服驱动的反应，而且也必须确保机械系统具备高刚性。 以日本FANUC 0iC系统为例，详细讲解伺服驱动优化过程。主要过程在伺服调整画面进行优化调整，画面如图1-2所示。
图1-2 FANUC伺服调整画面 1）首先将功能位参数P2003的位3 设定1，回路增益参数P1825设定为3000，，速度增益参数P2021从200增加，每加100后，用JOG移动坐标，看是否震动，或看伺服波形（TCMD）是否平滑。 注：速度增益=［负载惯量比（参数P2021）+256］/256 *100。 负载惯量比表示电机的惯量和负载的惯量比，直接和具体 的机床相关，一定要调整。 2）伺服波形显示：把参数P3112#0改为1(调整完后,一定要还原为0)，关机再开机。如下图1-3所示：采样时间设定5000，如果调整X轴，设定数据为51,检查实际速度。 图1-3伺服波形设置画面
交流伺服驱动器用户手册2
1.SA系列交流伺服简介 SA系列数字式交流永磁同步电机伺服驱动器（以下简称伺服驱动器）采用了国际上先进的DSP 芯片（数字信号处理器）对电机的位置、转速、转矩进行数字化智能控制。该伺服驱动器不仅可靠性高、性能优异，而且可以通过设定用户参数，对系统进行任意组态。例如：可以组成位置控制系统、速度控制系统、转矩控制系统等。 1.1SA系列交流伺服的使用方法 1.1.1 速度控制方式 速度控制方式的伺服驱动器标准使用方法，如下图所示： 如上图所示，在上位机侧组成位置控制环。在上位机中，进行位置指令和位置反馈的比较操作，即进行位置环调节的计算，输出模拟速度指令给伺服驱动器。 伺服驱动器接收上位机的模拟速度指令，进行速度环控制。 在这种控制方式下，上位机的位置反馈可以是伺服驱动器输出的电机编码器信号，也可以是安装在机械上的直线位置测量信号（例如光栅尺、磁栅尺、感应同步器等），即可以组成位置全闭环系统。 1.1.2 位置控制方式 位置控制方式的伺服驱动器标准使用方法，如下图所示： 1
上位机进行完定位及插补计算后，将位置指令以脉冲串的形式传送给伺服驱动器，由伺服驱动器进行位置指令和位置反馈的比较操作，即进行位置环调节的计算。这种形式的伺服驱动器包含了位置控制环。 作为位置指令的脉冲串，可以是下面的任一种，在伺服驱动器侧可以通过设定用户常数进行选择： 1）符号位＋脉冲列 2）具有90°相位差的两相脉冲序列 3）正转脉冲序列+ 反转脉冲序列 1.2 SA系列交流伺服驱动器的内置功能 SA系列伺服控制器的内置功能说明如下： 1）控制方式转换 通过数字操作器设定用户常数，可以使伺服驱动器工作于位置控制方式或速度控制方式。为了防止误操作，在伺服电机运行时（伺服使能状态），不能改变控制方式。2）再生能量处理功能 伺服驱动器内置再生能量处理电路和再生制动电阻。当伺服电机起制动频繁或负载惯量过大时，则必须使用外置再生制动电阻。 3）能耗制动功能 在伺服驱动器断电、伺服驱动器故障时，电机处于不受控状态。能耗制动功能可以使电机处于能耗制动状态，使电机马上停止，避免机械部件受损。 4）双电子齿轮功能 为满足机械加工的需要，伺服驱动器内置有双电子齿轮功能，即通过外部触点信号来切换第一电子齿轮比和第二电子齿轮比。 5）位置信号输出功能 伺服驱动器将光电编码器信号经长线驱动器输出，可以用作上位机的位置反馈信号。 6）内部速度指令功能 伺服驱动器可以通过外部接点选择内部预置的四种速度。
数控机床的伺服驱动系统
第五章数控机床的伺服驱动系统 数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件(如工作台、动力头等，本书仅以工作台为例)的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称拖动系统。在数控机床上，伺服驱动系统接收来自插补装置或插补软件生成的进给脉冲指令，经过一定的信号变换及电压、功率放大，将其转化为机床工作台相对于切削刀具的运动。目前，这主要通过对交、直流伺服电机或步进电机等进给驱动元件的控制来实现。 数控机床的伺服驱动系统作为一种实现切削刀具与工件间运动的进给驱动和执行机构，是数控机床的一个重要组成部分，它在很大程度上决定了数控机床的性能，如数控机床的最高移动速度、跟踪精度、定位精度等一系列重要指标取决于伺服驱动系统性能的优劣。因此，随着数控机床的发展，研究和开发高性能的伺服驱动系统，一直是现代数控机床研究的关键技术之一。 一、伺服驱动系统的性能 对数控机床伺服驱动系统的主要性能要求有下列几点： (1)进给速度范围要大。不仅要满足低速切削进给的要求，如5mmmin ，还要能 满足高速进给的要求，如10000mmmin 。 (2)位移精度要高。伺服系统的位移精度是指指令脉冲要求机床工作台进给的位移量和该指令脉冲经伺服系统转化为工作台实际位移量之间的符合程度。两者误差愈小，伺服系统的位移精度愈高。目前，高精度的数控机床伺服系统位移精度可达到在全程范围内。通常，插补器或计算机的插补软件每发出一个进给脉冲指令，伺服系统将其转化为一个相应的机床工作台位移量，我们称此位移量为机床的脉冲当量。一般机床的脉冲当量为0.01~0.005 mm脉冲，高精度的CNC M 床其脉冲当量可达0.001 mm脉冲。脉冲当量越小，机床的位移精度越高。 (3)跟随误差要小。即伺服系统的速度响应要快。 (4)伺服系统的工作稳定性要好。要具有较强的抗干扰能力，保证进给速度均匀、平稳，从而使得能够加工出粗糙度低的零件。
交流伺服电机及驱动系统地发展与应用
Abstract 简要介绍交流伺服电机及驱动系统的发展与应用。目前对同步伺服电动机的控制方法 多采用自适应控制和磁场定向矢量控制。随着应用场合与控制对象的不同采用不同的 控制策略。DSP控制技术的应用使现代控制理论中先进的、复杂的算法得以实现。现今，随着电机、功率器件、传感器、微电子器件及控制理论控制算法的不断发展，经历了 几代的应用结合，伺服驱动装置正朝着交流化、数字化、大功率方向 关键词:交流伺服电机;驱动系统;特点;发展;应用 引言 近年来随着物流仓储设备的快速发展，有很多物流仓储设备都选用多功能工业门机作 为大宗货物进出仓库的阀门。工业门机具有快速、全自动、安全、可靠、多功能等多 种优点，可以高效便捷的使货物进出仓库，保证仓库内的环境清洁和安全,成为先进物 流仓储设备的重要组成部分。伺服驱动控制系统是80年代国际上崛起的高性能产品， 具有良好的控制性能和较高的动态品质，并以调速范围广、稳速精度高、动态响应性 能好、使用简便等优越性能，迅速成为伺服系统发展的必然趋势.因此研究具有必要性. 前言 伺服驱动技术作为数控机床、工业机器人及其它产业机械控制的关键技术之一，在国 内外普遍受到关注。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驱动技术的进一步发展 奠定了良好的基础。如果说20世纪80年代是交流伺服驱动技术取代直流伺服驱动技 术的话，那么，20世纪90年代则是伺服驱动系统实现全数字化、智能化、网络化的 10年。这一点在一些工业发达国家尤为明显。 1交流伺服电机及驱动系统概述
1.1伺服驱动系统的概述 伺服驱动系统是CNC装置和机床的联系环节。CNC装置发出的控制信息，通过伺服驱动系统，转换成坐标轴的运动，完成程序所规定的操作。伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。伺服驱动系统的作用归纳如下： 1.1.1伺服驱动系统能放大控制信号，具有输出功率的能力； 1.1.2伺服驱动系统根据CNC装置发出的控制信息对机床移动部件的位置和速度进行控制。 1.2交流伺服电机及驱动系统的特点 1.2.1交流伺服电机特点 a精度：实现了位置，速度和力矩的闭环控制；克服了步进电机失步的问题； b、转速：高速性能好，一般额定转速能达到2000～3000转； c、适应性：抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用； d、稳定：低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的场合； f、及时性：电机加减速的动态相应时间短，一般在几十毫秒之内； e、舒适性：发热和噪音明显降低。 简单点说就是：我们平常看到的那种普通的电机，断电后它还会因为自身的惯性再转一会儿，然后停下。
数控机床中伺服系统现状
数控机床中伺服系统的现状分析 一、概述 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置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求。具体在数控机床中，伺服系统接收数控系统发出的位移、速度指令，经变换、放调与整大后，由电动机和机械传动机构驱动机床坐标轴、主轴等，带动工作台及刀架，通过轴的联动使刀具相对工件产生各种复杂的机械运动，从而加工出用户所要求的复杂形状的工件。 作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。数控机床中的伺服系统种类繁多，本文通过分析其结构及简单归分，对其技术现状及发展趋势作简要探讨。 二、伺服系统的结构及分类 从基本结构来看，伺服系统主要由三部分组成：控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机（图1）。控制器按照数控系统的给定值和通过反馈装置检测的实际运行值的差，调节控制量；功率驱动装置作为系统的主回路，一方面按控制量的大小将电网中的电能作用到电动机之上，调节电动机转矩的大小，另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换为电动机所需的交流电或直流电；电动机则按供电大小拖动机械运转。 图1 伺服系统的结构 图1 伺服系统的结构 图1中的主要成分变化多样，其中任何部分的变化都可构成不同种类的伺服系统。如根据驱动电动机的类型，可将其分为直流伺服和交流伺服；根据控制器实现方法的不同，可将其分为模拟伺服和数字伺服；根据控制器中闭环的多少，可将其分为开环控制系统、单环控制系统、双环控制系统和多环控制系统。考虑伺服系统在数控机床中的应用，本文首先按机床中传动机械的不同将其分为进给伺服与主轴伺服，然后再根据其它要素来探讨不同伺服系统的技术特性。 三、进给伺服系统的现状与展望
伺服驱动系统的原理与种类
机电一体化系统设计基础课程教学辅导 第四章：伺服驱动系统的原理与种类 一、教学建议 ●通过文字教材掌握伺服驱动的基本原理，了解机电一体化伺服驱动系统的种类及其 特性。 ●流媒体课件第15讲介绍了机电一体化系统伺服驱动的基本原理、种类及其特性； ●在学习的过程中，如果有学习的心得和体会，请在课程论坛上和大家分享；如果有 什么疑惑，也可以在课程论坛寻找帮助。 二、教学要求 1．掌握伺服驱动的基本原理 一般来说，伺服系统组成框图如图1所示。 图1 伺服系统组成框图 （1）控制器：伺服系统中控制器的主要任务是根据输入信号和反馈信号决定控制策略，控制器通常由电子线路或计算机组成。 （2）功率放大器：伺服系统中功率放大器的作用是将信号进行放大，并用来驱动执行机构完成某种操作，功率放大装置主要由各种电力电子器件组成。 （3）执行机构：执行机构主要由伺服电动机或液压伺服机构和机械传动装置等组成。 （4）检测装置：检测装置的任务是测量被控制量，实现反馈控制。无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是低于检测装置的精度，因此要求检测装置精度高、线性度好、可靠性高、响应快。 2．了解机电一体化伺服驱动系统的种类及其特性 （1）根据使用能量的不同，可以分为电气式、液压式和气压式等几种类型，特性如表1所示。 表1 伺服驱动系统的特点及优缺点 种类特点优点缺点 电 气 式 可使用普通电源；信号与动力 的传送方向相同；有交流和直 流之别，须注意电压之大小 操作简便；编程容易；能实现定 位伺服；响应快、易与CPU接 口；体积小，动力较大；无污染 瞬时输出功率大，但过载能力差，由于某 种原因而卡住时，会引起烧毁事故，易受 外部噪声影响 气 压 式 空气压力源的压力为（5~7） ×105Pa；要求操作人员技术 熟练 气源方便、成本低；无泄漏污染； 速度快、操作比较简单 功率小，体积大，动作不够平稳；不易小 型化；远距离传输困难；工作噪声大、难 于伺服 液 压 式 要求操作人员技术熟练；液压 源的压力为（20~80）×105Pa 输出功率大，速度快，动作平 稳，可实现定位伺服 设备难于小型化；液压源或液压油要求（杂 质、温度、测量、质量）严格；易泄漏且 有污染
伺服系统在数控机床上的应用
[摘要]伺服电机比步进电机性能更优越，随着现代电机控制理论的发展，伺服电机控制技术成为了机床数控系统的重要组成部分，并正朝着交流化、数字化、智能化方向发展。 [关键词] 数控系统伺服电机直接驱动 近年来，伺服电机控制技术正朝着交流化、数字化、智能化三个方向发展。作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。本文对其技术现状及发展趋势作简要探讨。 一、数控机床伺服系统 （一）开环伺服系统。开环伺服系统不设检测反馈装置，不构成运动反馈控制回路，电动机按数控装置发出的指令脉冲工作，对运动误差没有检测反馈和处理修正过程，采用步进电机作为驱动器件，机床的位置精度完全取决于步进电动机的步距角精度和机械部分的传动精度，难以达到比较高精度要求。步进电动机的转速不可能很高，运动部件的速度受到限制。但步进电机结构简单、可靠性高、成本低，且其控制电路也简单。所以开环控制系统多用于精度和速度要求不高的经济型数控机床。 （二）全闭环伺服系统。闭环伺服系统主要由比较环节、伺服驱动放大器，进给伺服电动机、机械传动装置和直线位移测量装置组成。对机床运动部件的移动量具有检测与反馈修正功能，采用直流伺服电动机或交流伺服电动机作为驱动部件。可以采用直接安装在工作台的光栅或感应同步器作为位置检测器件，来构成高精度的全闭环位置控制系统。系统的直线位移检测器安装在移动部件上，其精度主要取决于位移检测装置的精度和灵敏度，其产生的加工精度比较高。但机械传动装置的刚度、摩擦阻尼特性、反向间隙等各种非线性因素，对系统稳定性有很大影响，使闭环进给伺服系统安装调试比较复杂。因此只是用在高精度和大型数控机床上。 （三）半闭环伺服系统。半闭环伺服系统的工作原理与全闭环伺服系统相同，同样采用伺服电动机作为驱动部件，可以采用内装于电机内的脉冲编码器，无刷旋转变压器或测速发电机作为位置/ 速度检测器件来构成半闭环位置控制系统，其系统的反馈信号取自电机轴或丝杆上，进给系统中的机械传动装置处于反馈回路之外，其刚度等非线性因素对系统稳定性没有影响，安装调试比较方便。机床的定位精度与机械传动装置的精度有关，而数控装置都有螺距误差补偿和间隙补偿等项功能，在传动装置精度不太高的情况下，可以利用补偿功能将加工精度提高到满意的程度。故半闭环伺服系统在数控机床中应用很广。 二、伺服电机控制性能优越 （一）低频特性好。步进电机易出现低速时低频振动现象。交流伺服电机不会出现此现象，运转非常平稳，交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能，可检测出机械的共振点，便于系统调整。 （二）控制精度高。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。例如松下全数字式交流伺服电机，对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为 1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。 （三）过载能力强。步进电机不具有过载能力，为了克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩，选型时需要选取额定转矩比负载转矩大很多的电机，造成了力矩浪费的现象。而交流伺服电机具有较强的过载能力，例如松下交流伺服系统中的伺服电机的最大转矩达到额定转矩的三倍，可用
伺服驱动系统方案设计
伺服驱动系统设计方案 伺服电机的原理： 伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动控制的u／V／W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度{线数)。 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降作用：伺服电机,可使控制速度,位置精度非常准确。 交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点： 1、起动转矩大 由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。 图3 伺服电动机的转矩特性
伺服驱动系统设计方案
?、伸缩缝损坏现状 伺服驱动系统设计方案 伺服电机的原理: 伺服的基本概念是准确、精确.快速定位。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。；^^子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间柑差90°电角度。 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动控制的U/V/W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反惯值与目标值进行比较，调整转子转动的角度0伺服电机的精度决世于编码器的精度｛线数）。 伺服电动机又称执行电动机?在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出.其主要特点是，当信号电压为零时无自转现彖.转速随着转矩的增加而匀速下降作用：伺服电机/可使控制速度，位置精度非常准确。 交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转"现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时.如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点: lx起动转矩大 由于转子电阻大，苴转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2 相比，有明显的区别。它可使临界转差率so>r这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩0因此，当;^子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度髙的特点。
数控机床的伺服驱动系统
第五章数控机床的伺服驱动系统 §5—1 概述 数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件(如工作台、动力头等，本书仅以工作台为例)的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称拖动系统。在数控机床上，伺服驱动系统接收来自插补装置或插补软件生成的进给脉冲指令，经过一定的信号变换及电压、功率放大，将其转化为机床工作台相对于切削刀具的运动。目前，这主要通过对交、直流伺服电机或步进电机等进给驱动元件的控制来实现。 数控机床的伺服驱动系统作为一种实现切削刀具与工件间运动的进给驱动和执行机构，是数控机床的一个重要组成部分，它在很大程度上决定了数控机床的性能，如数控机床的最高移动速度、跟踪精度、定位精度等一系列重要指标取决于伺服驱动系统性能的优劣。因此，随着数控机床的发展，研究和开发高性能的伺服驱动系统，一直是现代数控机床研究的关键技术之一。 一、伺服驱动系统的性能 对数控机床伺服驱动系统的主要性能要求有下列几点： mm， (1) 进给速度范围要大。不仅要满足低速切削进给的要求，如5min 还要能满足高速进给的要求，如10000mm min。 (2) 位移精度要高。伺服系统的位移精度是指指令脉冲要求机床工作台进给的位移量和该指令脉冲经伺服系统转化为工作台实际位移量之间的符合程度。两者误差愈小，伺服系统的位移精度愈高。目前，高精度的数控机床伺服系统位移精度可 ±m。通常，插补器或计算机的插补软件每发出一个进给脉达到在全程范围内5μ
冲指令，伺服系统将其转化为一个相应的机床工作台位移量，我们称此位移量为机床的脉冲当量。一般机床的脉冲当量为0.01~0.005 mm脉冲，高精度的CNC 机床其脉冲当量可达0.001 mm脉冲。脉冲当量越小，机床的位移精度越高。 (3) 跟随误差要小。即伺服系统的速度响应要快。 (4) 伺服系统的工作稳定性要好。要具有较强的抗干扰能力，保证进给速度均匀、平稳，从而使得能够加工出粗糙度低的零件。 二、数控机床伺服驱动系统的基本组成 数控机床伺服驱动系统的基本组成如图5-1所示。数控机床的伺服驱动系统按有无反馈检测单元分为开环和闭环两种类型(见数控机床伺服驱动系统分类)，这两种类型的伺服驱动系统的基本组成不完全相同。但不管是哪种类型，执行元件及其驱动控制单元都必不可少。驱动控制单元的作用是将进给指令转化为驱动执行元件所需要的信号形式，执行元件则将该信号转化为相应的机械位移。 图5-1 数控机床伺服驱动系统的基本组成 开环伺服驱动系统由驱动控制单元、执行元件和机床组成。通常，执行元件选用步进电机。执行元件对系统的特性具有重要影响。 闭环伺服驱动系统由执行元件、驱动控制单元、机床，以及反馈检测单元、比较控制环节组成。反馈检测单元将工作台的实际位置检测后反馈给比较控制环节，比较控制环节将指令信号和反馈信号进行比较，以两者的差值作为伺服系统的跟随误差经驱动控制单元，驱动和控制执行元件带动工作台运动。
伺服驱动系统设计方案
伺服驱动系统设计 方案
伺服驱动系统设计方案 伺服电机的原理： 伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动控制的u／V／W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度{线数)。 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降作用：伺服电机,可使控制速度,位置精度非常准确。 交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。可是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，
但前者的转子电阻比后者大得多，因此伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点： 1、起动转矩大 由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率S0＞1，这样不但使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。 图3 伺服电动机的转矩特性 2、运行范围较宽 如图3所示，较差率S在0到1的范围内伺服电动机都能稳定运转。 3、无自转现象 正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（T1－S1、T2－S2曲线）以及合成转矩特性（T－S曲线）如图4所示，与普通的单相异步电动机的转矩特性
现代交流伺服系统原理及控制方法
现代交流伺服系统原理及控制方法 现代交流伺服系统，经历了从模拟到数字化的转变，数字控制环已经无处不在，比如换相、电流、速度和位置控制；采用新型功率半导体器件、高性能DSP加FPGA、以及伺服专用模块（比如IR推出的伺服控制专用引擎）也不足为奇。本文主要介绍了现代交流伺服系统原理及控制方法，具体的跟随小编一起来了解一下。 现代交流伺服系统原理交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如图1所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。我们的交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟的。 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（dsp）作为控制核心，其优点是可以实现比较复杂的控制算法，事项数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（ipm）为核心设计的驱动电路，ipm内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。 伺服驱动器大体可以划分为功能比较独立的功率板和控制板两个模块。如图2所示功率板（驱动板）是强电部，分其中包括两个单元，一是功率驱动单元ipm用于电机的驱动，二是开关电源单元为整个系统提供数字和模拟电源。 控制板是弱电部分，是电机的控制核心也是伺服驱动器技术核心控制算法的运行载体。控制板通过相应的算法输出pwm信号，作为驱动电路的驱动信号，来改逆变器的输出功率，以达到控制三相永磁式同步交流伺服电机的目的。 功率驱动单元 功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的
新力川伺服驱动说明书
感谢您使用本产品，本使用操作手册提供LCDA系列伺服驱动器的相关信息。内容包括： 伺服驱动器和伺服电机的安装与检查 伺服驱动器的组成说明 试运行操作的步骤 伺服驱动器的控制功能介绍与调整方法 所有参数说明 通讯协议说明 检测与保养 异常排除 应用例解说 本使用操作手册适合下列使用者参考： 伺服系统设计者 安装或配线人员 试运行调机人员 维护或检查人员 在使用前，请您仔细详读本手册以确保使用上的正确。此外，请将它妥善保存在安全的地点以便随时查阅。下列在您尚未读完本手册时，务必遵守事项： 安装的环境必须没有水气，腐蚀性气体或可燃性气体。 接线时，禁止将三相电源接至马达U、V、W的连接器，因为一旦接错时将损坏伺服驱动器。 接地工程必须确实实施。 在通电时，请勿拆解驱动器、马达或更改配线。 在通电动作前，请确定紧急停机装置是否随时开启。 在通电动作时，请勿接触散热片，以免烫伤。 如果您在使用上仍有问题，请洽询经销商或者本公司客服中心。
安全注意事项 LCDA 系列为一开放型（Open Type ）伺服驱动器，操作时须安装于遮蔽式的控制箱内。本驱动器利用精密的回授控制与结合高速运算能力的数字信号处理器（Digital Signal Processor,DSP ）,控制IGBT 产生精确的电流输出，用来驱动三相永磁式同步交流伺服马达（PMSM ）达到精准定位。 LCDA 系列可使用于工业应用场合上，且建议安装于使用手册中的配线（电）箱环境（驱动器、线材与电机都必须安装于符合环境等级的安装环境最低要求规格）。 在按收检验、安装、配线、操作、维护与检查时，应随时注意以下安全注意事项。 标志[危险]、[警告]与[禁止]代表的含义： 意指可能潜藏危险，若未遵守要求可能会对人员造成严 重伤或致命 意指可能潜藏危险，若未遵守可能会对人员造成中度的 伤害，或导致产品严重损坏，甚至故障 意指绝对禁止的行动，若未遵守可能会导致产品损坏， 或甚至故障而无法使用 WARNING DANGER STOP
交流伺服控制系统的三种控制方式
交流伺服控制系统的三种控制方式 交流伺服控制器主要由速度控制器、电流控制器和PWM生成电路组成。控制方式上交流伺服控制用脉冲串和方向信号实现。交流伺服控制系统有三种控制方式：速度控制、转矩控制和位置控制。 1.速度控制 速度控制方式主要以模拟量来控制。如果对位置和速度有一定的精度要求，用速度或位置模式较好;如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，则可选用速度控制。根据电动机的类型，调速控制系统也分不同类型，如异步电动机的变频调速和同步电动机的变频调速’异步电动机的变频调速分为笼型异步电动机的变频调速和PWM型变频调速。下面以PWM型变频调速为例来详细说明交流伺服控制原理。 图4-27给出了PWM调速系统示意图，主电路由不可控整流器UR、平波电容器C 和逆变器UI构成。逆变器输入为固定不变的直流电压%’通过调节逆变器输出电压的脉冲宽度和频率来实现调压和调频’同时减小三相电流波形畸变的输出。这种形式主电路特点如下。 ①由于主要电路只有一个功率控制级UI,因而结构简单。 ②由于使用了不可控整流桥，因而电网功率因数跟逆变器的输出大小无关。 ③逆变器在调频时实现调压，与中间直流环节的元件参数无关，从而加快了系统的动态响应。实际的变频调速系统一般都需要加上完善的保护以确保系统安全运行。 2.位置控制 在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电动机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载
外环检测位置信号，电动机轴端的编码器只检测电动机转速。由于位置模式对速度和位置都有很严格的控制，因而其主要应用于定位装置，如数控机床、印刷机械等。 3.转矩控制 转矩控制方式实际上就是通过外部模拟量的输入或直接的地址賦值来设定电动机轴输出转矩。例如10V对应5N ? m的话，当外部模拟量设定为5V时，电动机轴输出为2.5N ? m.如果电动机轴负载低于2.5N.m时电动机正转，外部负载等于2.5N ? m时电动机不转，大于2.5N*m时电动机反转(通常在有重力负载情况下产生)。可以通过即时改变模拟量的设定来改变设定力矩大小，也可通过通信方式改变对应的地址的数值来实现。转矩控制主要应用在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如绕线装置或拉光纤设备。
伺服驱动系统的分类
1.3 伺服驱动系统的分类 1.3.1 开环、半闭环、闭环驱动 （1）开环驱动及其特点 无位置反馈装置的伺服驱动称为开环驱动，使用步进电机作为执行元件是开环伺服驱动最明显的特点。 在开环伺服驱动中，数控装置输出的脉冲经过步进机的环形分配器（或脉冲分配软件的处理）、电流调节器、功率放大后驱动电枢，最终控制步进电机的角位移，见图1-3. 开环驱动的数控机床结构简单，制造成本低，不存在闭环系统的稳定性问题。但是，由于系统对移动部件的实际位移量不进行检测，因而无法通过反馈进行误差的自动检测和校正；此外，步进电机的步距角误差、齿轮和丝杠等部件的传动误差，最终都将影响零件的加工精度，特别是在负载转矩超过电机输出转矩时，将导致步进电机的失步，使加工无法进行。 图1-3 开环驱动的组成原理图 （2）半闭环驱动及其特点 半闭环驱动的结构原理如图1-4所示，它需要伺服电机驱动。半闭环驱动的特点是传动丝杠或伺服电机上装有角位移检测装置（如光电编码器等），通过编码器对丝杠或电机转角的检测，可以间接地反应移动部件的直线位移量。 图1-4 半闭环驱动的组成原理图 （3）闭环驱动及其特点
闭环驱动的结构原理图如图1-5所示，它不仅需要伺服电机或直线电机进行驱动，而且必须配备直线位移检测用的光栅。 全闭环控制系统可以对传动系统的全部间隙、磨损量进行自动补偿，其运动精度仅取决于检测装置的检测精度，它与机械传动的误差无关。 全闭环控制系统的结构特点决定了它对机械结构以及传动系统的要求比半闭环 更高，传动系统的刚度、间隙、导轨的爬行等非线性因素将直接影响到系统的稳定性，严重时甚至产生振荡。 图1-5 闭环驱动的组成原理图 1.3.2 模拟伺服与数字伺服驱动 模拟伺服与数字伺服的比较 （1）模拟伺服的所有控制量均为连续变化的模拟量，而数字伺服的所有控制量均为二进制形式的数字量。 （2）模拟伺服中所使用的运算、调节件以集成运算放大器、电位器、电阻、电容等元器件为主，内部一般无微处理器，调节器所需要的比例（P）、积分、 微分等运算功能通过模拟电子线路实现，其调节功能单一；而在数字伺服 中，调节器以微处理器作为基本的控制器件，它可以通过各种算法实现多 种调节运算功能，因此，不仅可以实现传统的PID控制，而且还可以实现 现代理论控制中的状态观察器，坐标变换、矢量控制、模糊控制等功能，从而实现系统的最优控制。 （3）模拟伺服的参数调整可通过调节电位器等方法实现，不需要专门的仪器； 数字伺服的调整需要通过输入数据来改变微处理器的运算参数，因此，数 字伺服必须配套数据输入与显示面板或与外部进行数据通信的接口与总 线。 （4）模拟伺服无法进行数字量的运算，故在伺服驱动器中不能实现位置控制功能，系统的位置控制必须在CNC内部完成。