伺服系统大作业封面
伺服控制系统设计PPT课件
特征方程式未出现s的二次项，由Routh
稳定判据可知，系统不稳定。
.
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3.3 双闭环伺服系统
将APR改用PID调节器，其传递函数
伺服W A 系P R(统s)的W 开P ID 环(s)传K 递p函(is 数 1 )i(s ds 1 )
W o p ( s ) K p (is 1 i （ ) sd s 1 )s C 2 ( T T / i( s j J 1 ) ) K (s is 3 ( T 1 i（ s ) 1 d ) s 1 )
WAPR(s)WPI(s)Kp(isi s1)
.
18
3.3 双闭环伺服系统
双闭环位置伺服系统结构图
.
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3.3 双闭环伺服系统
系统的开环传递函数为
W o p(s)K p(iis s 1 )sC 2(T T /i(sj J1 ))K s3 ((T iis s 1 1 ))
系统的开环放大系数
K
复合控制位置伺服系统的结构原理图
.
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3.5 复合控制的伺服系统
前馈控制器的传递函数选为
G(s) 1 W2 (s)
得到
m (s) 1
* m
(
s
)
.
37
3.5 复合控制的伺服系统
理想的复合控制随动系统的输出量能够完 全复现给定输入量，其稳态和动态的给定误 差都为零。 系统对给定输入实现了“完全不变性” 。 需要引入输入信号的各阶导数作为前馈控 制信号，但同时会引入高频干扰信号，严重 时将破坏系统的稳定性，这时不得不再加上 滤波环节。
如果合理设计则可以综合改善伺服系 统的动态和静态特性。
PID串联校正装置的传递函数为:
WPID(s)Kp(is1)i(sds1)
《数控机床伺服系统》PPT课件
动而相对移动。
精选ppt
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光栅尺是用真空镀膜的方法刻上均匀密集线纹的透 明玻璃片或长条形金属镜面。
对于长光栅，这些线纹相互平行，各线纹之间的距 离相等，称此距离为栅距。
对于圆光栅，这些线纹是等栅距角的向心条纹。栅 距和栅距角是决定光栅光学性质的基本参数。
栅距和栅距角是决定光栅光学性质的基本参数。
2。交流伺服系统
电机转速可采用以下两种方法: (1)改变磁极对数P，这是一种有效的调速方法,它是
通过对定子绕组接线的切换改变磁极对数调速的。 (2)变频调速。变频调速是平滑改变定子供电电压频
率f，而使转速平滑变化的调速方法，多数交流伺 服电动机都采用这种调速方法。
精选ppt
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4.5 位置检测装置
精选ppt
22
永磁式宽调速直流电动机为永磁式电动机， 其磁场磁通是恒定的，只能通过改变电枢 的电压进行调速。
常用的电压调速有两种方法:晶闸管调速 (SCR)和晶体管脉宽调制调速(PWM)。
精选ppt
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晶体管脉宽调速(PWM)的主要特点
PWM调速具有如下特点: (1)晶体管的频率远比转子能跟随的频率高得多,避
开了机械共振。
(2)电枢电流的脉动小,电动机在低速时工作也十分 平滑、稳定。
(3)调速比可以很大。 (4)电流波形系数较小,热变形小。 (5>功率损耗小。 (6)频带宽动态硬度好,响应很快。
精选ppt
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缺点: 如不能承受高的峰值电流。一般都是将峰值 电流限制到二倍有效电流。另外，还有大功率晶体 管性能不够稳定，价格较贵等缺点。
材料有玻璃光栅和金属光栅之分。
光栅主要由光栅尺(包括标尺光栅和指示光栅)和光 栅读数头两部分组成,
交流伺服与变频技术大作业答案参考
交流伺服与变频技术大作业参考
本次大作业共三题合计100分。
第一题：使用MM440变频器控制三相异步电动机进行5段速运行控制，要求用三个按钮组合进行选择速度，五种速度分别是15HZ，25HZ，35HZ，50HZ，-20HZ，加减速时间均为1s，请画出接线图并写出主要功能参数（电机参数不需写出）。
（共30分）
答：
（1）接线图（15分）
（2
第二题PLC通过MM440控制电动机七段速运行
控制要求如下：
利用S7-1200PLC控制MM440变频器实现电动机七段速频率运转,按下启动按钮后每隔10秒钟进行一次速度切换，实现七段固定频率连续切换控制。
七段速度设置如下表。
请绘制出接线图和PLC程序。
（共30分）
七段速度设置表
答：
（1）地址分配（10分）
停止按钮
开始按钮
接线图
（3）程序（10分）
第三题使用S7-1200通过V90PN控制伺服电动机工作，要求能控制伺服电动机进行点动，和相对位移，点动速度为系统默认速度，相对位移距离为30000，速度为200。
速度倍率为100。
尝试编写PLC程序并写出伺服驱动的主要参数值。
（共40分）
答：
（1）伺服参数的设定（10分）
本次任务中的大多数参数可以使用默认值，需要设置的参数不多，对下列参数进行设置即可。
P29000设置为54，P29001设置为0，P29002设置为0，P29108设置为1，P29301设置为3，P29302设置为4.
（2）变量表（10分）
（3）PLC程序（20分）。
伺服电机及其控制原理-PPT
开环伺服控制回路
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
步进 驱动器
步进马达
指令脉冲
脉冲马达
１脉冲 ＝ １步进角
例 步进角 ０.３６°的情况 １脉冲 → ０.３６°的动作
１０００脉冲 → ３６０°（１圈）
开环伺服控制回路
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
步进 驱动器
步进马达
位置 ＝ 脉冲数 速度 ＝ 脉冲频率
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问题8：伺服电机过热（电机烧毁）。
原因：1、负载惯性（负荷）太大，增大电机和控制器 的容量；2、设备（机械）松动、脱落，重新确认设备 （机械）各部件；3、与驱动器接线错误，确认电机和 控制器名牌，根据说明书检查是否接线错误。4、电机 轴承故障。5、电机故障（接地、缺相等）
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3.1 伺服控制器概述
伺服驱动器（servo drives） 又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是 用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似 于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统 的一部分，主要应用于高精度的定位系统。
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伺服控制器的作用
1、按照定位指令装置输出的脉冲串，对工件进行定位控制。 2、伺服电机锁定功能：当偏差计数器的输出为零时，如果有外力
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需要我们注意的是： 伺服电机实际使用当中，必须了解电
机的型号规格，确认好电机编码器的分 辨率，才能选择合适的伺服控制器。
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松下伺服电机常见故障分析
问题1：对伺服电机进行机械安装时，应该 注意什么问题？
由于每台伺服电机都带有编码器，它是一个十分容易碎 的精密光学器件，过大的冲击力会使其破坏。因而在安 装的过程中要避免对编码器使用过大的冲击力。
开环伺服系统结构简图
数控装置发出脉冲指令，经过脉冲分配和功 率放大后，驱动步进电机和传动件的累积误 差。因此，开环伺服系统的精度低，一般可 达到0.01mm左右，且速度也有一定的限制。
哈工大机械系统自动控制大作业-伺服控制系统的控制特性研究
Harbin Institute of Technology机械系统自动控制技术大作业报告题目：伺服控制系统的控制特性研究班级：作者：学号：指导教师：郝明晖郝双晖时间：2015.5.6哈尔滨工业大学摘要交流伺服系统的性能指标可以从调速范围、定位精度、稳速精度、动态响应和运行稳定性等方面来衡量。
本文主要以交流伺服系统为例进行伺服控制系统的控制特性分析。
一、引言“伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作，即控制信号到来之前，被控对象时静止不动的；接收到控制信号后，被控对象则按要求动作；控制信号消失之后，被控对象应自行停止。
伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵活方便的控制。
图1 伺服系统构成二、伺服系统分类伺服系统的分类方法很多,常见的分类方法有以下三种.（1）按被控量参数特性分类；（2）按驱动元件的类型分类：伺服控制系统按所用控制元件的类型可分为机电伺服系统、液压伺服系统（液压控制系统）和气动伺服系统；（3）按控制原理分类.伺服系统可分为开环控制伺服系统、闭环控制伺服系统和半闭环控制伺服系统。
常见的四种伺服控制系统有液压伺服控制系统、交流伺服控制系统、直流伺服控制系统、电液伺服控制系统，下面以交流伺服系统为例进行其控制特性分析。
图2 交流控制原理三、性能分析交流伺服系统的性能指标可以从调速范围、定位精度、稳速精度、动态响应和运行稳定性等方面来衡量。
低档的伺服系统调速范围在1:1000以上，一般的在1:5000—1:10000，高性能的可以达到1:100000以上；定位精度一般都要达到±1个脉冲，稳速精度，尤其是低速下的稳速精度比如给定1rpm时，一般的在0. 1 rpm以内，高性能的可以达到±0.01 rpm 以内；动态响应方面，通常衡量的指标是系统最高响应频率，即给定最高频率的正弦速度指令，系统输出速度波形的相位滞后不超过90或者幅值不小于50%。
机电设备伺服与变频器应用大作业
附件江苏开放大学形成性综合大作业学号*************姓名何剑秋课程代码110050课程名称机电设备伺服与变频应用评阅教师第 1 次任务共 1 次任务江苏开放大学说明：本次大作业主要检查学员学习了本门课程的知识实际运用能力及检验实验完成情况，以设计题形式命题，共五大题，每题20分，共100分。
1. 用两个开关SA1和SA2控制MM440变频器，实现电动机正转和反转功能，接线图如下图所示。
要求电动机正常运行在40HZ，加速时间为15s、加速时间为10s。
其中，DIN1端口设为正转控制，DIN2端口设为反转控制，请按要求完成变频器及电动机等参数设置，填入相应位置。
按如下步骤操作：（1）恢复变频器工厂默认值。
参数号出厂值设置值说明P0010 0 30 工厂的设定值P0970 0 1 参数复位设定完参数后，按下P 键，开始复位，复位过程大约需要3min，结果可使变频器的参数恢复到工厂默认值。
（2）按下表设置电动机参数。
参数号出厂值设置值说明P0003 1 1 设用户访问级为标准级P0010 0 1 快速调试P0100 0 0 工作地区设置P0304 230 380 电动机额定电压（380V）P0305 3.25 1.05电动机额定电流（1.05A）P0307 0.75 0.12 电动机额定功率（0.12KW）P0310 50 50 电动机额定频率（50HZ）P0311 0 1400 电动机额定转速（1400rad/min）电动机参数设置完成后，设P0010= 0 ，变频器当前处于准备状态，可正常运行。
（3）设置数字输入控制端口参数。
参数号出厂值设置值说明P0003 0 2 设用户访问级为标准级P0700 0 2 命令源选择P0701 1 1 正转控制P0702 1 2 反转控制P1000 2 1 输入设定值P1080 0 0 电机运行最低频率设定P1082 50 50 电机运行最高频率设定P1040 5 40 设定运行频率P1120 10 15 斜坡上升时间设置P1121 10 10 斜坡下降时间设置（4）设置完参数后，按下Fn 键并保持2S不动，以便观察变频器的运行情况。
伺服控制系统PPT课件
第6章 伺服控制系统
6.1 概述 6.2 执行元件 6.3 电力电子变流技术 6.4 PWM 思考题
第6章 伺服控制系统
6.1
6.1.1 机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多，
但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般 包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较 环节等五部分。图6-1给出了伺服系统组成原理框图。
如 果 把 角 速 度 ω 看 作 是 电 枢 电 压 Ua 的 函 数 ， 即
ω=f(Ua)，则可得到直流伺服电动机的调节特性表达式
Ua
Ce
kTm
(6-9)
式中,k是常数，k
Ra
CeCm
2
。
根据式(6-8)和式(6-9)，给定不同的Ua值和Tm值，可 分别绘出直流伺服电动机的机械特性曲线和调节特性曲线 如图6-5、图6-6所示。
第6章 伺服控制系统
4.
上述对直流伺服电动机特性的分析是在理想条件 下进行的，实际上电动机的驱动电路、电动机内部的 摩擦及负载的变动等因素都对直流伺服电动机的特性 有着不容忽略的影响。
1）驱动电路对机械特性的影响;
直流伺服电动机是由驱动电路供电的，假设驱动
电路的内阻是Ri，加在电枢绕组两端的控制电压是Uc，
第6章 伺服控制系统
3）
由式（6-5）知，在负载转矩TL不变的条件下，直流伺
服电动机角速度与电枢电压成线性关系。但在实际伺服系 统中，经常会遇到负载随转速变动的情况，如粘性摩擦阻 力是随转速增加而增加的，数控机床切削加工过程中的切 削力也是随进给速度变化而变化的。这时由于负载的变动 将导致调节特性的非线性，如图6-9所示。可见，由于负 载变动的影响，当电枢电压Ua增加时，直流伺服电动机角
第五章 伺服驱动系统PPT课件
CP 13 出错报警输出
18，17，15 A，B，C相输出
16 电源
PA0 PA1
8155
PA2 PA5 PA6 PA7
PA3 PA4 TMOUT
+5V YB015
A0
Vcc A
A1
B
E0
C
E1
D
E2
E
R
+
GGNNDD
CP
YB013
A0 Vcc
A1
A
E0
B
E1
C
E2
+
R
-
GND CP
+5V
光电 隔离
41
1
0
2A03H 06H
正
4
1
1
0
2A13H 30H 正
5 1 0 0 2A04H 04H 转 5 1 0 0 2A14H 20H 转
6 1 0 1 2A05H 05H
6 1 0 1 2A15H 28H
2、功率放大器
作用：将环形分配器或I/O口输出的弱电信号放大，给步 进电机每相绕组提供脉冲励磁电流
调速系统：线路简单、效率高、调速范围宽、快速响应好、
抗干扰强；
2）直流PWM调速的基本原理：通过控制电枢电压的占空比，从
而改变其平均电压，完成转速控制。
S
平均电压U d
UmS T
忽略电枢内阻上压降，则电枢回路静态
Um
方程式为：
Ud
E
UmS T
Cen
T
n Um S n S
TCe
7、速度控制单元
分类： 按驱动方式：单压驱动、双压（高低压）驱动 按功率开关元件：功率晶体管驱动、晶闸管驱动 按控制方式：高低压定时控制、恒流斩波控制、脉宽 控制单电压与高低压驱动电路