伺服電機原理ppt課件.ppt

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1、伺服電機以及伺服系統(tǒng)蘇州凌臣一、索引1、伺服電機3、閉環(huán)控制4、伺服系統(tǒng)2、傳感器二、伺服電機電機俗稱“馬達”，是將電能轉換成動能的一種裝置。1821年，法拉第制成第一臺試驗電機模型。至今已有接近200年的歷史。電機分類：直流電機交流電機交流電機分類：同步電機異步電機索引二、伺服電機什么是伺服電機？伺服系統(tǒng)是以機械參數(shù)為控制對象的自動控制系統(tǒng)，而伺服電機則是伺服系統(tǒng)中控制機械原件運動的電機。伺服電機從最早的步進伺服、直流伺服發(fā)展到永磁同步電機、感應電機——交流伺服電機。交流伺服電機的電機本體可分為：三相永磁同步電機或三相籠型感應電機。索引二、伺服電機與傳統(tǒng)

2、電機相比的優(yōu)勢：傳統(tǒng)電機控制電氣參數(shù)，伺服電機能夠直接控制機械參數(shù)。精度高。伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能夠復現(xiàn)輸入量的精確程度。穩(wěn)定性好。外界干擾情況下，在短暫的調節(jié)夠達到新的或恢復原來的平衡。快速響應。它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。調速范圍寬。電機能夠提供很大的最高轉速和最低轉速之比。低速大轉矩。電機在低速運行時，轉矩大，恒轉矩模式；電機在高速運行時為恒功率模式，功率高。能夠頻繁地啟動、制動以及正反轉切換。索引三、傳感器在伺服系統(tǒng)中，需要對伺服電機的繞組電流以及轉子速度、位置進行檢測，以構成電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。索引M電流速度位置三、傳感器電流檢測通常使用電阻

3、隔離檢測或霍爾電流傳感器。測量方式為：1)交流電流直接測量2)將三相交流轉換為旋轉正交軸上的矢量。也就是將電流傳感器的輸出信號進行坐標變換。索引三、傳感器速度檢測可以通過無刷測速發(fā)電機、增量式光電編碼器、磁編碼器或無刷旋轉變壓器來檢測。位置檢測采用絕對式光電編碼器或無刷旋轉變壓器，也可以使用增量式光電編碼器。常用的編碼器為增量式光電編碼器和絕對式光電編碼器。索引三、傳感器增量式光電編碼器和絕對式光電編碼器的選擇。1)增量型編碼器斷電后位置丟失，絕對式編碼器能夠記錄斷電前位置。2)絕對值編碼器具有多種輸出碼制（二進制碼、十進制BCD碼、格雷碼）3）絕對值編碼

4、器幾乎可以不考慮速度、干擾等問題，只要編碼器停止在某個位置，不論轉動中收到什么影響，最后終能顯示當前的位置。索引三、傳感器常見的編碼器規(guī)格為：17位絕對值型編碼器20位增量值型編碼器計算編碼器分辨率：分辨率=2^（編碼器位數(shù)）等價于電機一圈需要分辨率數(shù)值的脈沖信號例：現(xiàn)在有一臺17位絕對值式編碼器的伺服電機，接20mm導程的絲桿，請問需要上位機發(fā)送多少脈沖才能使機構運動1mm？如果換成角度呢，多少脈沖走1°？索引四、閉環(huán)控制開環(huán)控制系統(tǒng)：不將控制的結果反饋回來影響當前控制的系統(tǒng)。舉例：打開燈的開關——按下開關后的一瞬間，控制活動已經(jīng)結束，燈是否亮起已對按開

5、關的這個活動沒有影響；索引四、閉環(huán)控制閉環(huán)控制系統(tǒng)：可以將控制的結果反饋回來與希望值比較，并根據(jù)它們的誤差調整控制作用的系統(tǒng)。舉例：調節(jié)水龍頭——首先在頭腦中對水流有一個期望的流量，水龍頭打開后由眼睛觀察現(xiàn)有的流量大小與期望值進行比較，并不斷的用手進行調節(jié)形成一個反饋閉環(huán)控制；索引四、閉環(huán)控制索引四、閉環(huán)控制閉環(huán)控制是指一種控制方式。作為被控的輸出以一定方式返回到作為控制的輸入端，并對輸入端施加控制影響的一種控制關系。在閉環(huán)控制系統(tǒng)里，即使有干擾，也能通過自己的調節(jié)保持原來的狀態(tài)。因為在組織形式上增設了一個反饋機構，能把造成偏離目標的原因以及一貫干擾的因素

6、及時地反饋給控制者，使決策控制層作出正確的決策，隨時修正目標。閉環(huán)控制的優(yōu)點是充分發(fā)揮了反饋的重要作用，排除了難以預料或不確定的因素，使校正行動更準確，更有力。索引五、伺服系統(tǒng)什么是伺服系統(tǒng)？伺服系統(tǒng)是指執(zhí)行機構按照控制信號的要求而動作，即控制信號到來之前，被控對象是靜止不動的；接收到控制信號后，被控對象按要求動作；控制信號消失之后，被控對象自行停止。應用領域伺服系統(tǒng)在工農業(yè)生產以及日常生活中得到非常廣泛的應用，例如激光加工、機器人、數(shù)控機床、大規(guī)模集成電路制造、辦公自動化以及軍工領域。索引五、伺服系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)的分類：索引控制信號處理方式分類模擬控制方

7、式數(shù)字控制方式數(shù)字-模擬混合控制方式軟件伺服控制方式五、伺服系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)的分類：索引控制方式分類開環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)五、伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的發(fā)展歷史第一個發(fā)展階段（20世紀60年代以前）：此階段是以步進電動機驅動的液壓伺服馬達或以功率步進電動機直接驅動。伺服系統(tǒng)多為開環(huán)系統(tǒng)。第二個發(fā)展階段（20世紀60~70年代）：這一階段是直流伺服電機的誕生。伺服系統(tǒng)也由開環(huán)系統(tǒng)轉換為閉環(huán)系統(tǒng)。第三個發(fā)展階段（20世紀80年代至今）：這一階段是以機電一體化時代為背景。伺服電機開始往交流電機方向發(fā)展。伺服系統(tǒng)由模擬式——數(shù)字模擬混合式——全數(shù)字化的發(fā)展

8、。索引五、伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：1.交流化，交流取代直流。2