伺服電機(jī)與伺服控制系統(tǒng)原理.ppt

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1、課題二伺服電機(jī)與伺服控制系統(tǒng)原理指導(dǎo)老師：段建中學(xué)生：虎鑫學(xué)號：120072406492012-3-15基本概念的介紹與舉例伺服電機(jī)原理介紹伺服控制系統(tǒng)介紹總結(jié)內(nèi)容“伺服”—詞源于希臘語“奴隸”的意思。一、“伺服”的含義Servomechanism●基本概念的介紹伺服系統(tǒng)應(yīng)用舉例（2）機(jī)械手手臂伸縮運(yùn)動的電液伺服系統(tǒng)原理圖。1－電放大器2－電液伺服閥3－液壓缸4－機(jī)械手手臂5－齒輪齒條機(jī)構(gòu)6－電位器7－步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)應(yīng)用舉例（1）圖1.7液壓仿形車床工作原理圖1.2.3.4——節(jié)流口5——工件6——刀具7——樣件8——觸銷9——油缸10——油泵二.伺服系統(tǒng)的定義：(servomechan

2、ism)(servo-system）伺服系統(tǒng)是指實(shí)現(xiàn)輸出變量精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)輸入變量的控制系統(tǒng)。伺服電機(jī)伺服電機(jī)（servomotor）伺服電動機(jī)又稱執(zhí)行電動機(jī)，在自動控制系統(tǒng)中，它的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速受信號電壓控制。當(dāng)信號電壓的大小和相位發(fā)生變化時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動方向?qū)⒎浅ｌ`敏和準(zhǔn)確地跟著變化。當(dāng)信號消失時(shí)，轉(zhuǎn)子能及時(shí)地停轉(zhuǎn)。伺服電機(jī)的分類伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)鼠籠轉(zhuǎn)子杯形轉(zhuǎn)子一、直流電動機(jī)工作原理●伺服電機(jī)的原理介紹安培定律——磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度——導(dǎo)體中的電流——導(dǎo)體的有效長度直流電機(jī)原理如圖所示：N和S是一對固定的磁極（一般是電磁鐵，也可為永久磁鐵），兩級之間裝著一個(gè)可以轉(zhuǎn)動的

3、鐵質(zhì)圓柱體，圓柱體表面上固定這一個(gè)線圈，上邊為a，下圈為x，通入如圖所示的電流根據(jù)左手定則便可得出電磁轉(zhuǎn)矩。載流線圈在磁場中產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩一、直流電機(jī)原理為什么要用電刷？一、直流電機(jī)的原理這樣的連接方法只有一組線圈得電，繞組使用率低，那么如何提高繞組的使用率呢？改進(jìn)后的繞線改進(jìn)后的繞組提高了繞組的使用率直流電機(jī)的勵磁方式勵磁概念：由電流激勵出磁場的過程叫做勵磁。他勵并勵串勵直流電機(jī)的基本方程式電氣系統(tǒng)的電動平衡方程感應(yīng)電動勢電氣系統(tǒng)的電動平衡方程——電源電壓——電樞繞組上的端電壓——勵磁繞組上的端電壓——電樞電流——勵磁電流——電樞電路的電阻——勵磁回路的電阻——電樞回路的自感系數(shù)——勵磁回路的

4、自感系數(shù)——電動機(jī)的機(jī)械角速度2.機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩平衡方程——電磁轉(zhuǎn)矩——負(fù)載轉(zhuǎn)矩——空載損耗轉(zhuǎn)矩如果電動機(jī)以恒角速度轉(zhuǎn)動，則：實(shí)例：直流伺服系統(tǒng)常數(shù)實(shí)例：直流伺服系統(tǒng)伺服電機(jī)在磁化曲線的線性范圍內(nèi)使用，因而氣隙磁通正比于勵磁電流，即：式中：——常數(shù)由電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩正比于電樞電流和氣隙磁通的乘積，即式中：——常數(shù)為磁場勵磁電流是電樞電流實(shí)例：直流伺服系統(tǒng)在電樞控制的直流電動機(jī)中，勵磁電流為常數(shù)，故上式可寫成：式中：——電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)由控制輸入電壓開始，系統(tǒng)的因果方程為1.電樞電壓方程：實(shí)例：直流伺服系統(tǒng)2.電動機(jī)轉(zhuǎn)矩3.轉(zhuǎn)矩平衡方程4.電動機(jī)的反電動勢正比于速度——反電動勢常數(shù)系統(tǒng)因果方

5、程拉氏變換為實(shí)例：直流伺服系統(tǒng)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩其傳遞函數(shù)是:實(shí)例：直流伺服系統(tǒng)直流伺服電機(jī)的系統(tǒng)方框圖主要內(nèi)容7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制（一定）電樞回路電壓平衡方程式感應(yīng)電勢與轉(zhuǎn)速關(guān)系電磁轉(zhuǎn)矩直流伺服電機(jī)的調(diào)速原理與方法原理圖等效圖電機(jī)轉(zhuǎn)速與理想轉(zhuǎn)速的差Δn，反映了電機(jī)機(jī)械特性硬度，Δn越?。ㄞD(zhuǎn)矩對轉(zhuǎn)速變化的影響程度越?。?，機(jī)械特性越硬。n0主要內(nèi)容TTn?n直流電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系n=f(T)稱機(jī)械特性直流電機(jī)的基本調(diào)速方式有三種:調(diào)節(jié)電阻Ra、調(diào)節(jié)電樞電壓Ua和調(diào)節(jié)磁通Φ的值。7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制主要內(nèi)容他勵式直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式電樞電阻調(diào)速很少采用，缺點(diǎn)：不經(jīng)濟(jì)：要得到低速

6、，R很大，則消耗大量電能；低速，特性很軟，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性很差；調(diào)節(jié)平滑性差，操作費(fèi)力。7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制主要內(nèi)容Tnn0R0R2R1主要內(nèi)容調(diào)節(jié)電樞電壓（調(diào)壓調(diào)速）時(shí)，直流電機(jī)機(jī)械特性為一組平行線，只改變電機(jī)的理想轉(zhuǎn)速n0，保持了原有較硬的機(jī)械特性，所以調(diào)壓調(diào)速主要用于伺服進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)電機(jī)的調(diào)速如果Δn值較大，不可能實(shí)現(xiàn)寬范圍的調(diào)速。永磁式直流伺服電機(jī)的Δn值較小，因此，進(jìn)給系統(tǒng)常采用永磁式直流電機(jī)。7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制主要內(nèi)容調(diào)節(jié)磁通（調(diào)磁調(diào)速）不但改變了電機(jī)的理想轉(zhuǎn)速，而且使直流電機(jī)機(jī)械特性變軟7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制主要內(nèi)容直流伺服電機(jī)速度控制單元的調(diào)速控制方

7、式調(diào)速的概念有兩個(gè)方面的含義:1)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速：當(dāng)給定速度變化時(shí),電機(jī)的速度隨之變化,并希望以最快的加減速達(dá)到新的給定速度值；2)當(dāng)給定速度不變化時(shí),電機(jī)的速度保持穩(wěn)定不變。7.3直流伺服電機(jī)及其速度控制主要內(nèi)容直流伺服電機(jī)速度控制單元的調(diào)速控制方式需對直流電壓的大小和方向進(jìn)行控制直流伺服電機(jī)速度控制單元的作用：將轉(zhuǎn)速指令信號轉(zhuǎn)換成電樞的電壓值，達(dá)到速度調(diào)節(jié)的目的。直流電機(jī)速度控制單元常采用的調(diào)速方法：1.晶閘管（可控硅