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、功率晶體管GTR、功率場效應(yīng)管MOSFET、絕緣柵三極管 IGBT、智能功率模塊IPM等。把功率放大、觸發(fā)控制、驅(qū)動(dòng)、保護(hù)電路集成在一起。這些器件的出現(xiàn)，

大大提高了系統(tǒng)的控制性能及集成度、可靠性，從而縮小了尺寸，降低了成本。 4 控制技術(shù)的發(fā)展

FANUC為了提高伺服裝置的性能和實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的功能，對控制技術(shù)不斷進(jìn)行改進(jìn)。其中最重要的控制功能為HRV控制。如圖2所示。

FANUC的CNC采用交流伺服電機(jī)，實(shí)際流過繞組的電流為交流電流。這有二種方法可以進(jìn)行控制：(1)電流控制環(huán)和控制都為AC量；(2)通過坐標(biāo)變換電流變量為DC量進(jìn)行控制?，F(xiàn)在一般采用后者進(jìn)行控制。也稱矢量變換控制。矢量控制原理為：交流電機(jī)中，轉(zhuǎn)子由定子繞組感應(yīng)的電流產(chǎn)生磁場；而定子電流含兩個(gè)成份，一個(gè)影響激磁磁場，另一個(gè)影響電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。這兩個(gè)電流成份在定子耦合在一起，為了使交流電機(jī)應(yīng)用在既需要速度又需要轉(zhuǎn)矩控制的場合，必須把影響轉(zhuǎn)矩的電流成份解耦控制，采用磁通向量控制法就可以分離這兩個(gè)成份，并進(jìn)行獨(dú)立控制。HRV就是基于后者的控制。由于采用DC控制，它的控制特性不取決于電機(jī)的速度(即電流的頻率)，從速度控制的觀點(diǎn)出發(fā)，這意味著由轉(zhuǎn)矩指令決定的實(shí)際的轉(zhuǎn)矩與電機(jī)的速度無關(guān)。交流異步電機(jī)雖然價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)簡單，早期由于電力電子器件笨重、落后，控制理論陳舊，控制性能差，所以交流電機(jī)很長時(shí)間沒有在NC系統(tǒng)上得到應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，1971年，德國西門子的Blaschke發(fā)明了交流異步機(jī)的磁通矢量控制法；1980年，德國人Leonhard為首的研究小組在應(yīng)用微處理器的矢量控制的研究中取得進(jìn)展，使矢量控制實(shí)用化。上世紀(jì)70年代末，NC機(jī)床逐漸采用異步電機(jī)為主軸的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。對現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)，伺服技術(shù)取得的突破可以歸結(jié)為：交流驅(qū)動(dòng)取代直流驅(qū)動(dòng)、數(shù)字控制取代模擬控制(或者把它稱為軟件控制取代硬件控制)。這兩種突破的結(jié)果產(chǎn)生了交流數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，特別是數(shù)字信號(hào)處理器DSP的應(yīng)用，系統(tǒng)的計(jì)算速度大大提高，采樣時(shí)間大大減少。使伺服系統(tǒng)性能改善、可靠性提高、調(diào)試方便、柔性增強(qiáng)。因而推動(dòng)了數(shù)控機(jī)床高精高速加工技術(shù)的發(fā)展。

圖2 HRV控制框圖

HRV 是“高響應(yīng)矢量”(High Respons Vector)的意義。所謂HRV控制是對交流電機(jī)矢量控制從硬件和軟件方面進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)伺服裝置的高性能化，從而使數(shù)控機(jī)床的加工達(dá)到高速和高精；為了實(shí)現(xiàn)高速和高精，進(jìn)給伺服裝置的HRV主要控制：(1)對輸入指令具有高精高速的響應(yīng)；減少采樣時(shí)間，對電流進(jìn)行高精度檢測；優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)，對電流和速度進(jìn)行控制，以加大速度增益和位置增益，從而提高改善系統(tǒng)的性能；(2)對外部的干擾具有良好的魯棒性；(3)采用高精度編碼器； (4) 設(shè)置HRV濾波器，減少機(jī)械諧振影響。通過以上措施可使系統(tǒng)的速度增益達(dá)到5000%，位置增益達(dá)到300/秒。而主軸伺服裝置的HRV主要控制：(1)設(shè)置HRV濾波器，減少機(jī)械諧振影響，加大速度增益；提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；(2)精調(diào)加減速，提高同步性；(3)降低高速時(shí)繞組溫升。 5 采用數(shù)字伺服的自調(diào)諧技術(shù)，方便于調(diào)試

為了使用戶方便調(diào)試，對伺服裝置， FANUC 還設(shè)計(jì)了“ Servo Guide”軟件工具。它采用自調(diào)諧(self tuning)技術(shù)通過計(jì)算機(jī)可自動(dòng)地把伺服參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，并顯示運(yùn)轉(zhuǎn)的波形，使伺服系統(tǒng)方便、準(zhǔn)確、快速