运动控制基础讲座-中科伺服
伺服原理及运动控制介绍2017
伺服系统的实例
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为什么用伺服
总体是说就是对运动控制特性的更高追求，促 使用户选用伺服系统
高精度的要求 响应速度的要求 平稳性的要求 …
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伺服电机的主要技术参数（一）
功率：（单位：W，KW）100、200、 400、600、1KW…
持续电流Ic：（单位：A） 峰值电流Ip：（单位：A） 反电动势：（单位:V/千转/分钟） 相间电阻：（单位：Ω）
民用：自动封装、机械制造、航空航天、交通运输、石油 化工、家用电器；
军用：武器控制，如导弹火炮；
狭义地讲，就是伺服控制系统；
3
2、为什么会产生运动控制系统
现实需求：如减轻劳动强度、提高生产效率、 探索自然奥秘；
相关技术的进步：如电力电子、计算机、微 处理器；
3、控制方式
开环控制：控制过程只有顺向作用而没有反 向联系，如步进马达控制；
W ( s ) K e j
• 当相位延迟180度时，系统变成正反馈； • 对于正反馈系统，当K小于1时系统依然稳定； • 可见，K与1的关系对于系统的稳定性具有决定
性的作用； • 由此，引出了增益裕度和相位裕度的概念。
增益（dB）
20
10
0
-10
-21001
102
103
104
100
相位（度）
2、基本功能组成
3、发展历史
控制方式：由模拟控制到数字控制； 功率驱动：50年代后期的晶闸管、70年代后期的
门极可关断晶闸管(GTO)、电力双极型晶体管 （BJT）、电力场效应管（Power-Mosfet）、80 年代后期出现的绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）、 目前开始广泛应用的IPM； 执行元件：从直流电机到交流电机
伺服电机的控制方式和运动控制系统
伺服电机的控制方式和运动控制系统伺服电机是一种能够根据控制信号精确地控制旋转角度、转速和位置的电机，广泛应用于工业自动化领域。
在实际应用中，为了使伺服电机能够实现精准的控制，需要配合合适的控制方式和运动控制系统。
下面将介绍伺服电机的控制方式和运动控制系统。
一、伺服电机的控制方式1. 位置控制位置控制是指通过控制伺服电机的旋转角度或线性位置来控制工件或设备的位置。
在位置控制中，通常需要通过编码器等反馈装置实时监测伺服电机的位置，从而调整控制信号，使电机按照设定的位置参数进行运动。
2. 速度控制速度控制是指通过控制伺服电机的转速来实现控制目标。
通过调节电机的输入电压、电流或脉冲信号，可以实现对电机转速的精准控制。
速度控制广泛应用于需要稳定速度输出的场合，如汽车行驶控制、风机调速等。
3. 力矩控制力矩控制是指通过控制伺服电机的输出扭矩来实现对负载的力矩控制。
在一些需要对工件施加精确力矩的场合，如加工中心、机器人等，力矩控制是非常重要的控制方式。
二、运动控制系统1. 传感器传感器是运动控制系统中的重要组成部分，用于实时监测电机的位置、速度、力矩等参数。
常用的传感器包括编码器、霍尔传感器、压力传感器等，它们可以将实时采集到的数据反馈给控制系统，实现对电机的闭环控制。
2. 控制器控制器是指控制电机运动的核心部件，根据传感器反馈的数据计算出控制信号，并输出给伺服电机，以实现对其位置、速度或力矩的精准控制。
控制器通常可分为单轴控制器和多轴控制器，用于不同数量的电机同时运动的控制。
3. 运动控制算法运动控制算法是指控制系统中用于计算控制信号的算法，包括位置环控制、速度环控制、力矩环控制等。
运动控制算法的设计和优化对系统的性能和稳定性有重要影响，需要根据具体的应用场景选择合适的算法。
综上所述，伺服电机的控制方式和运动控制系统是伺服系统中至关重要的组成部分，直接影响到系统的性能和稳定性。
通过选择合适的控制方式和运动控制系统，可以实现对伺服电机的精准控制，满足不同应用场景的需求。
伺服驱动器原理及应用培训
伺服驱动器原理及应用培训伺服驱动器的基本原理是将输入的电信号转换为电机的运动。
伺服驱动器中包含了控制算法、电路和接口电路。
其中，控制算法用于计算电机的位置、速度和加速度，并将其转化为电信号。
接口电路将控制信号转化为电机可识别的信号，以驱动电机工作。
电路则用于跟踪、调节和保护电机。
伺服驱动器的应用非常广泛。
在工业自动化中，伺服驱动器广泛应用于数控机床、包装机械、印刷机械等设备中，具有位置控制精确、动态响应快、抗干扰能力强等特点。
在机器人技术中，伺服驱动器通常用于机器人关节驱动，实现精确的运动控制，如机器人臂、机器人手等。
在医疗设备中，伺服驱动器应用于医用机械臂、手术机器人等设备中，提供高精度和高稳定性的运动性能。
在航空航天领域，伺服驱动器常用于飞机发动机控制、导航系统、航空仪器等。
1.高精度：伺服驱动器能够提供高精度的位置、速度和加速度控制，满足各种精密运动的要求。
2.高响应速度：伺服驱动器具有快速的动态响应能力，能够实现实时的信号处理和运动控制，满足高速运动的需求。
3.高稳定性：伺服驱动器通过闭环控制反馈系统，能够实时检测和调整电机的运动状态，提高系统的稳定性和可靠性。
4.大功率范围：伺服驱动器能够提供较大的功率输出，适应不同功率需求的场景。
5.灵活性和可编程性：伺服驱动器通常具有较好的配置和编程性能，能够适应不同的应用环境和控制要求，并支持多种控制模式（如位置控制、速度控制、扭矩控制等）。
总之，伺服驱动器的原理和应用十分广泛，不仅在传统工业领域得到应用，还在机器人技术、医疗设备和航空航天等高科技领域发挥重要作用。
随着科技的不断发展和进步，伺服驱动器的功能将会越来越强大，应用范围也会进一步扩大。
伺服基础培训教材PPT课件
（圆盘上的形状）
例： 由B相作为基准 B相为On时如果A相有上升沿，定义为正传。 B相为Oｆｆ时如果A相有上升沿，定义为反转。
CHENLI
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倍频的原理
直接计数脉冲数
1个脉冲计数2次（2倍频）
1组脉冲计数4次（4倍频）
右回転時 B相
A相
①
②
① ②③ ④
①②③④ ⑤⑥⑦⑧
左回転時 B相
A相 ①
②
绝对值编码器方式
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伺服器的工作模式：
CHENLI
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伺服驱动器铭牌含义
CHENLI
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伺服驱动器铭牌含义
CHENLI
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编码器：
CHENLI
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CHENLI
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编码器：
１） 增量型编码器的原理
＊ 圆盘上刻有相位相差90度的A相、B相的槽 ＊ 由此可检测出旋转量和旋转方向。
旋转方向判定的原理
增量型编码器的原理
① ②③ ④
①②③ ④ ⑤ ⑥⑦⑧
本公司的绝对值编码器采用配置有电池，在伺服放大器电源关断时也能记忆当前位置情报 的方式。
伺服放大器电源打开后伺服放大器将电机轴距离原点的圈数及脉冲数所反映的当前位置情 报向上位控制器传送。
CHENLI
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２）绝对值编码器的基本原理
＊在分辨率的范围内输出波形 是不重复的 ＊根据读取的输出波形可以得到 绝对位置的信息 ＊另外还配备了有电池作断电 备份的计数器以判断出当前所 转到的圈数位置
伺服放大器的功能框图如下图所示。
动力部分 电机
整流部分
逆变部分
反馈 CHENLI
编码器 23
１） 动力部分的构成
第2章伺服控制基础知识ppt课件
在伺服系统中测角度〔角位移〕的方法很多，常用的有电位计、差动变 压器、微动同步器、自整角机、旋转变压器等，这里引见部分丈量元件。 ---测小角位移
(一)差动变压器和微同步器
1.差动变压器
励磁
直线位移式
输出
转角式
差动变压器
2.微动同步器
微动同步器由四极定子和两极转子组成。在定子每个极上 绕有两个线圈〔初级在里侧，次级在外侧〕。用各极中的一 个线圈串联成初级激磁回路，各极中的另一线圈那么串联成 次级感应回路。
数字测速方法
在闭环伺服控制系统中，根据脉冲 计数来丈量转速的方法有M法测速﹑T 法测速和M/T法测速三种：
M法测速是指：在规定时间间隔Tg内， 丈量所产生的脉冲数来获得被测速度 值；
T法测速是指：丈量相邻两个脉冲的时 间间隔Ttach来确定被测速度值；
M/T法测速是指：同时丈量检测时间和
二、角度〔角位移〕检测
• 位量检测元件的分类和特点
经常用于数控机床的位置检测元件有旋转变压器、感 应同步器、编码盘、光栅和磁尺等。
分类：
☆ 安装的位置及耦合方式—直接丈量和间接丈量；
☆ 丈量方法
—增量型和绝对型;
☆ 检测信号的类型
—模拟式和数字式；
☆ 运动型式
—回转型和直线型；
☆ 信号转换的原理
—光电效应、光栅效应、电磁感应原理、
信号型的微动同步器实践上是一种高准确度的变磁阻型 旋转变压器。对于一定的励磁电压和频率来说，在一定的转 子转角范围(普通为10度或12度)内，它的输出电压正比于转 子转角。
激磁回路的衔接原那么是：当将等幅交流电压加于其上时，在激磁电流
的某半周期内，各极上的磁通方向如图中箭头所示；次级感应回路的衔接 原那么是：使总的输出电压是Ⅱ 、Ⅲ极和I 、Ⅳ极上感应电压之差。
伺服驱动器原理及应用培训
伺服驱动器原理及应用培训伺服驱动器的主要组成部分包括电源模块、控制模块、电流检测模块和功率放大模块。
电源模块为驱动器提供稳定的电源电压，控制模块接收控制信号并对其进行处理，电流检测模块用来检测电机的输出电流，功率放大模块则根据控制信号和电流检测信号来控制电机输出的力矩和速度。
1.接收控制信号：伺服驱动器通过接收外部的控制信号，如脉冲信号或模拟信号，来指示电机的运动参数。
2.控制信号处理：控制模块对接收到的控制信号进行处理，包括速度、位置等参数的解析和调整。
这些参数可以根据需要进行设定，以实现不同的运动控制要求。
3.输出电流控制：电流检测模块检测电机的输出电流，并与控制信号比较，通过控制功率放大模块的输出，对电机的输出电流进行调整，以控制电机的输出力矩和速度。
4.位置反馈控制：伺服驱动器根据电机的位置反馈信号，对电机的位置进行闭环控制。
通过与控制信号进行比较，对电机的输出进行调整，使其达到预设的位置要求。
5.稳定控制：在整个控制过程中，伺服驱动器通过不断的反馈和调整，使电机始终处于稳定的工作状态。
它可以根据外部环境的变化，及时对电机的输出进行调整，以保持良好的运动控制效果。
机床是伺服驱动器的主要应用领域之一、在数控机床中，伺服驱动器通过控制电机的运动，实现对工件的精确加工和定位。
通过高精度的位置控制和快速的加减速能力，机床上的刀具可以实现复杂的加工路径和工艺要求，从而提高加工效率和产品质量。
机器人是另一个应用伺服驱动器的典型领域。
在工业机器人中，伺服驱动器控制机器人的关节和末端执行器的运动，实现机器人的灵活操作和高精度的定位。
通过伺服驱动器的控制，机器人可以执行复杂的任务，如装配、焊接、搬运等，提高生产线的自动化水平和生产效率。
除此之外，伺服驱动器还广泛应用于印刷设备、包装设备等领域。
在这些设备中，伺服驱动器可以实现精确的纸张进给和定位，从而保证印刷和包装的质量和稳定性。
综上所述，伺服驱动器通过对电机的精确控制，实现了在自动控制系统中高精度、高速度、高稳定性的运动控制。
伺服驱动器原理及应用培训
伺服驱动器原理及应用培训
伺服驱动器是一种电动机控制系统，它能将外部控制电信号转换为能
够完成控制机构运动的脉冲信号输出，以控制机构的动作、位置和速度。
伺服驱动器不仅能够实现面向程序的控制，而且能够直接接收外部传感器
的信号，及时补偿控制过程中的偏差，达到对机构实时精确控制的效果。
数控指令控制是伺服驱动器的基础功能，它采用指令控制机构的运动，可以在控制系统中编程和调整机构的运动曲线，有助于优化机构的运动性能，实现更加节省能源的控制模式，如曲线插补，速度低滞后等技术。
状态反馈控制是伺服驱动器的另一个功能，它可以实时反馈机构的运
动信息，获取当前位置、速度以及电流等信息，为实现精确控制。
此外，
反馈控制还能够检测到机构有无运动及电动机的损坏，从而提高系统的可
靠性。
最后，位置控制功能是伺服驱动器的重要功能之一、它可以实现对机
构位置的实时定位，将机构的位置信息转换为电信号发送出去，实现高精
度的位置控制。
伺服的基本知识
伺服的基本知识
嘿，朋友们！今天咱来聊聊“伺服”的基本知识呀！你知道吗，这伺服就像是一个超级厉害的小助手！比如说，在你玩遥控汽车的时候，那伺服就是让车子能灵活拐弯、加速减速的关键家伙。
伺服系统啊，简单来说，就是能精确控制某个东西的运动。
就好比你指挥一个小机器人，你让它走就走，让它停就停，可听话啦！想象一下，要是没有伺服，那那些自动化的机器不就乱套了呀！
咱说个具体例子哈，工厂里的那些机械臂，要是没有伺服系统来精准操控，那还不得把东西弄得到处都是呀！这伺服就像有一双超级稳定的手，能把事情做得稳稳当当。
其实伺服在我们生活中无处不在呢。
你家里的智能电器，说不定就有它的功劳呀。
就像你那台智能扫地机器人，它能自己规划路线，不就是因为有伺服在帮忙嘛！
再看看那些高大上的工业设备，每个动作都那么精确，这可都离不开伺服呀。
它就像一个幕后英雄，默默地工作着，让一切都变得那么有序。
哦，对了！伺服还有不同的类型和规格呢，就跟人有不同的性格一样。
有的擅长大力气干活，有的就更精细一些。
总之啊，伺服真的是太重要啦！没有它，我们的生活可就没那么方便、那么高效啦！所以说，咱可真得好好了解了解这个神奇的小助手呀！。
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运 动 控 制 漫 谈 李 鹏
2013年11月19
日
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1.什么是运动控制？
2.运动控制技术包括哪些产品？
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运动控制之机械手演示-1
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1.什么是运动控制？ 运动控制是让被控机械实现精确的位置控制、
速度控制、加速度控制、转矩或力的控制，以及这些被控机械量的综合控制。
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1.1运动控制技术的特点 运动控制技术，
●是一门综合性、多学科交叉的技术；
●
是高端装备制造产业的关键技术；●是自动化生产之母
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*1.1.1多学科交叉学科 运动控制是数学、机电与控制工程、电子、计算机、机械、电力电子、自动化、工业工程等学科的交叉学科；
6关节机械手就是典型的例子
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1.1.2高端装备制造产业的关键技术 《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》将高端制造业作为发展战略性新兴产业的重点领域一，被确定为“十二五”规划和资金投向的重点。
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1.1.2高端装备制造产业的关键技术 制造业是指对制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等），按照市场要求，通过
制造过程
，转化为可供人们使用和利用的设备、工具、工业与生活消费产品的行业。
高端制造业的才能推动：
1.先进航空装备
2.高速铁路交通装备
3.海洋工程装备
4.高端智能制造装备
5.
以卫星应用为核心、以服务国家发展为目标的
空间基础设施
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1.1.2高端装备制造产业的关键技术
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1.1.3
自动化生产之母宝马mini生产线视频－2
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1.什么是运动控制？
2.运动控制技术包括哪些产品？
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1.什么是运动控制？ 运动控制是让被控机械实现精确的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制，以及这些被控机械量的综合控制。
控制->系统
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2.1控制系统的概念电机
驱动器控制器或控制卡
传感器
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2.2位置控制系统传统步进系统
开环
闭环位置控制
多级永磁同步电机系统
同步伺服系统异步伺服系统
步进伺服系统
直流伺服系统
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2.3速度与加速度控制系统变频调速系统
直流与直流无刷系统
传统步进系统开环
闭环速度控制
多级永磁同步电机系统同步伺服系统异步伺服系统
步进伺服系统
直流伺服系统
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2.4转矩与力控制系统变频调速系统
直流系统开环
闭环转矩或力控制
同步伺服系统异步伺服系统
步进伺服系统
直流伺服系统
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2.4运动控制产品家族变频器无刷驱动器步进驱动器伺服驱动器运动控制器
上位机及软件减速机编码器运动视觉组件
异步电机
直流无刷电机
步进电机
伺服电机
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1.什么是运动控制？
2.运动控制技术包括哪些产品？
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运动控制的明天
运动控制不仅仅局限在工程自动化中，很多领域
的发展都是运动控制技术推动的，如汽车动力平台、代步车驱动器、智能化舞台、智能喷泉。
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喷泉视频演示－3
*
* 谢
谢！中科伺服－运动控制方案提供商。