无缝厂伺服系统的控制特性分析
伺服电机的驱动方式及特点
伺服电机的驱动方式及特点伺服电机是一种采用反馈控制系统的电动机，具有高精度、高速度、高可靠性等优点，广泛应用于数控机床、机器人、印刷设备、医疗设备等领域。
伺服电机的驱动方式及特点对其性能起着至关重要的作用，下面将就伺服电机的驱动方式和特点进行详细介绍。
1. 伺服电机的驱动方式（1）开环控制开环控制是指在伺服系统中没有反馈控制的情况下，只通过输入控制信号来驱动伺服电机。
开环控制简单、成本低，但无法对电机运行状况进行实时监测和调整，容易受到外部干扰影响，精度和稳定性较差。
（2）闭环控制闭环控制是指在伺服系统中通过反馈控制来实现电机的精准驱动。
通过传感器不断监测电机的位置、速度和转矩等参数，并将反馈信息送回控制系统，实现对电机运行状态的实时调整和控制。
闭环控制能够有效提高伺服电机的精度、快速响应和稳定性，是目前应用较为广泛的控制方式。
2. 伺服电机的特点（1）高精度伺服电机采用闭环控制，能够实时监测电机的位置、速度和转矩等参数，具有极高的定位精度和重复定位精度，适用于对精度要求较高的工业领域。
（2）高速度伺服电机响应速度快，启动、停止和调速均非常迅速，能够在短时间内完成加速、减速等动作，适用于对速度要求较高的应用场合。
（3）高可靠性伺服电机具有很高的稳定性和可靠性，能够长时间稳定运行且寿命较长，减少了设备的维护成本和故障率，同时提高了设备的稳定性和运行效率。
综上所述，伺服电机的驱动方式及特点对其在工业自动化领域的应用起着重要的作用。
选择合适的驱动方式和充分发挥其特点，能够有效提高生产效率、产品质量和设备稳定性，满足不同行业对电机精确控制的需求。
希望本文对您了解伺服电机有所帮助。
全闭环伺服系统结构特点
全闭环伺服系统结构特点全闭环伺服系统是一种高性能的运动控制系统，它由传感器、控制器和执行器组成，能够实现准确的位置、速度和力量控制。
全闭环伺服系统相比于开环系统具有更高的精度和稳定性，能够更好地适应复杂的工作环境和任务要求。
全闭环伺服系统的结构特点主要包括以下几点：1. 传感器：全闭环伺服系统中的传感器通常用于实时监测执行器的位置、速度和力量等参数，并将这些数据反馈给控制器。
常用的传感器包括编码器、位移传感器、力传感器等。
传感器的准确性和灵敏度直接影响系统的控制精度和性能。
2. 控制器：控制器是全闭环伺服系统的核心部件，负责接收传感器反馈的数据，进行运动控制算法的计算，并输出控制信号控制执行器的运动。
控制器通常采用高性能的数字信号处理器（DSP）或者专用的运动控制芯片，以确保系统的实时性和稳定性。
3. 执行器：执行器是全闭环伺服系统中的执行部件，负责根据控制器输出的控制信号实现精确的位置、速度和力量控制。
执行器通常采用伺服电机或者液压缸等设备，能够提供高精度、高速度和高力量的运动输出。
4. 反馈回路：全闭环伺服系统通过传感器采集到的反馈信号与控制器输出的控制信号进行比较，形成一个反馈回路。
通过不断地调节控制信号，使得实际输出与期望输出尽可能接近，从而实现准确的运动控制。
反馈回路能够有效地抑制系统的误差和干扰，提高系统的稳定性和精度。
5. 高性能控制算法：全闭环伺服系统通常采用先进的控制算法，如比例积分微分（PID）控制算法、模糊控制算法、模型预测控制算法等。
这些控制算法能够根据系统的数学模型和实时反馈信息，快速地调节控制参数，实现系统的高性能运动控制。
在全闭环伺服系统中，传感器、控制器、执行器和反馈回路相互作用，共同实现高精度、高稳定性的运动控制。
全闭环结构能够有效地抑制系统的误差和干扰，提高系统的响应速度和控制精度。
这种结构特点使得全闭环伺服系统在工业自动化、机器人技术、航空航天等领域得到广泛应用。
数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性分析与研究
数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性分析与研究1. 数控机床直线电机进给伺服系统概述随着科技的不断发展，数控机床在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
为了提高数控机床的加工精度和效率，近年多的研究者开始关注直线电机进给伺服系统的研究与应用。
直线电机进给伺服系统是一种采用直线电机作为驱动源的高精度、高速度、高可靠性的伺服系统，广泛应用于数控机床、机器人、自动化生产线等领域。
直线电机进给伺服系统具有很多优点，如结构简单、体积小、重量轻、响应速度快、转矩大等。
这些优点使得直线电机进给伺服系统在数控机床中的应用越来越广泛。
由于直线电机本身的特点以及伺服系统的复杂性，对其进行动态特性分析与研究具有很大的挑战性。
本文将对数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性进行深入研究，以期为实际应用提供理论依据和技术支撑。
1.1 研究背景随着现代制造业的快速发展，数控机床在各个领域的应用越来越广泛。
数控机床的性能和精度对于提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。
直线电机进给伺服系统作为数控机床的关键部件之一，其动态特性直接影响到数控机床的加工精度、速度和稳定性。
研究数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性，对于提高数控机床的整体性能具有重要的现实意义。
传统的数控机床进给伺服系统主要采用步进电机驱动，虽然在一定程度上满足了加工需求，但其动态特性较差，如速度响应慢、加速度范围窄、负载能力有限等。
这些问题限制了数控机床在高速、高精度加工方面的应用。
随着直线电机技术的不断发展，直线电机进给伺服系统逐渐成为数控机床领域的研究热点。
直线电机具有功率密度高、加速度响应快、速度快、转矩大等优点，可以有效提高数控机床的性能。
由于直线电机进给伺服系统涉及到多个学科领域，如电机学、控制理论、机械设计等，因此对其动态特性的研究具有较高的难度。
本论文旨在对数控机床直线电机进给伺服系统的动态特性进行分析与研究，以期为提高数控机床的性能和稳定性提供理论依据。
伺服系统的分类及其工作原理和性能特点分析
伺服系统的分类及其工作原理和性能特点分析2011-12-19 17:16:32| 分类：默认分类|字号大中小订阅伺服系统是输入控制输出的一种自动控制系统，它可以严格的现实输出变量精确地跟随或复现输入变量，一般情况下，它的控制对象为机械位置或角度，现在的工业控制中，很多大的设备设施都需要现实自动控制和精确高精度的控制，这样就导致其得到了十分广泛应用。
一般有三种基本控制方式，即位置、速度、力矩控制方式。
通常位置和速度控制用得比较多。
在伺服系统中，控制电路十分关键，它直接影响到系统的性能品质。
由于上面的分析可以看出，它对于工业控制、自动化、自动控制、工控等领域，使用的频率还是很高的。
下面我们来深入的分析一下什么是伺服系统，伺服系统的分类，并分析各种伺服系统的工作原理和性能及特点比较，通过总结这些基础知识，希望能给大家的学习带来帮助和参考。
伺服系统的分类、原理和特点(1) 按调节理论分类A、开环--即无位置反馈的系统，其驱动元件主要是功率步进电机或液压脉冲马达。
它的结构简单、易于控制，但缺点是精度差，低速不平稳，扭矩小。
一般用于轻载负载变化不大或经济型数控机床上。
在这种系统中，如果是大功率驱动时，用步进电机作为执行元件。
驱动电路的主要任务是将指令脉冲转化为驱动执行元件所需的信号。
B、闭环---误差控制随动随动系统。
数控机床进给系统的误差，是CNC输出的位置指令和机床工作台实际位置的差值。
闭环系统运动执行元件不能反映运动的位置，因此需要有位置检测装置。
由于是反馈控制，反馈测量装置精度很高，所以系统传误差可得到补偿，提高了跟随精度和定位精度。
主要由执行元件、检测单元、比较环节、驱动电路和机床5部分组成。
比较环节的作用是将指令信号和反馈信号进行比较，两者的差值作为伺服系统的跟随误差，经驱动电路，控制执行元件带动工作台继续移动，直到跟随误差为零。
C、半闭环---半闭环和闭环系统的控制结构是一致的，不同点只是闭环系统环内包括较多的机械传动部件，传动误差均可被补偿。
伺服系统的优化设计及控制策略研究
伺服系统的优化设计及控制策略研究伺服系统是现代工业控制中经常使用的一种关键控制系统，在众多工业应用领域具有广泛应用。
伺服系统具有高精度、高可靠性和高灵敏度等优点，其优化设计及控制策略研究对提高工业生产效率和产品质量具有重要意义。
一、伺服系统的基础概念和特点伺服系统是一种对输出信号进行闭环控制的自动调节系统，其基本组成包括控制器、执行机构和反馈传感器。
其中，控制器接受输入信号，经过处理后通过执行机构对被控制对象进行控制，反馈传感器实时监测被控制对象状态，将状态信息反馈到控制器中，控制器根据反馈信息进行新一轮的控制。
伺服系统具有高精度、高速度、高可靠性和高灵敏度等特点，可以适应各种不同的控制任务。
伺服系统在现代工业中广泛应用，如机床、印刷机、数控机床、机器人等领域均有应用。
二、伺服系统的优化设计伺服系统的优化设计包括机械设计、电气设计和控制设计等方面，需要充分考虑被控制对象的特点、性能指标以及应用环境等因素。
1. 机械设计机械设计是伺服系统优化设计中非常重要的一部分。
机械结构的设计应考虑材料选择、结构刚度和寿命等因素，同时还应考虑质量、响应速度和抗干扰能力等性能指标。
2. 电气设计电气设计是伺服系统设计的另一个重要方面。
电气设计应尽可能减小电力电子器件和传感器对系统稳定性的影响，同时应对受控对象进行足够的建模和仿真，以便确定合适的控制策略。
3. 控制设计控制设计是伺服系统优化设计的核心，其中包括控制算法设计、控制器硬件设计、控制器软件设计和控制参数调节等方面。
控制算法的设计应基于被控物体的动态响应和稳态特性，以满足系统的性能指标。
控制器硬件设计应考虑高速运算和适应各种不同应用要求的要求。
控制器软件设计应采用有效的编程风格和优化算法，以提高系统的效率和性能。
控制参数调节应基于经验法则和模型匹配推导得出的调节方法，以确保系统性能的最优。
三、伺服系统的控制策略研究伺服系统的控制策略决定了系统的性能指标。
针对不同的应用和被控物体的特性，应确定不同的控制策略，如位置控制、速度控制和力控制等。
闭环伺服系统结构特点
闭环伺服系统结构特点
一、引言
闭环伺服系统是一种常见的控制系统，其结构特点决定了其在工业自动化领域的广泛应用。
本文将从以下几个方面对闭环伺服系统的结构特点进行详细介绍。
二、闭环伺服系统的基本组成
1. 传感器：用于检测被控对象的状态或位置，将信号转换为电信号送入控制器；
2. 控制器：处理传感器反馈信号，并根据设定值和反馈信号计算出控制指令；
3. 执行机构：根据控制指令执行动作，如电机、液压缸等。
三、闭环伺服系统的工作原理
1. 传感器检测被控对象状态或位置，并将信号送入控制器；
2. 控制器处理传感器反馈信号，并根据设定值和反馈信号计算出控制指令；
3. 控制指令送入执行机构，执行机构按照指令执行动作；
4. 执行机构动作产生反馈信号，传回给控制器；
5. 控制器根据反馈信号调整控制指令，使得被控对象达到设定值。
四、闭环伺服系统的优点
1. 精度高：闭环伺服系统通过反馈控制，可以实现对被控对象的精确控制；
2. 稳定性好：闭环伺服系统可以根据反馈信号实时调整控制指令，保证被控对象的稳定性；
3. 响应速度快：闭环伺服系统可以根据反馈信号实时调整控制指令，响应速度快。
五、闭环伺服系统的应用领域
1. 机器人：闭环伺服系统可以用于机器人的运动控制；
2. 飞行器：闭环伺服系统可以用于飞行器的姿态控制；
3. 机床：闭环伺服系统可以用于机床的位置和速度控制。
六、结论
闭环伺服系统是一种精确、稳定、响应速度快的控制系统，其基本组成包括传感器、控制器和执行机构。
在机器人、飞行器、机床等领域得到了广泛应用。
伺服电机控制分析
伺服电机控制分析伺服电机是一种用于精密控制和定位目的的电机。
它通过与传感器和控制器配合工作，使得它能够准确地跟踪和控制要求的位置、速度和加速度。
在工业领域中，伺服电机广泛应用于自动化设备、机器人、医疗设备、航空航天等领域。
伺服电机控制系统通常由电机、驱动器和控制器组成。
电机将输入的电能转化为机械功，驱动器通过给电机提供适当的电压和电流来控制电机的运动。
控制器通过对传感器的反馈信号进行分析和处理，生成合适的控制信号，驱动器再将这些信号传递给电机，从而实现对电机的精密控制。
伺服电机的控制系统可以分为位置控制、速度控制和扭矩控制三种类型。
位置控制是通过控制电机的转动角度或位置来实现的，它通常采用编码器或传感器来测量电机的转动角度并反馈给控制器，控制器根据设定的目标位置和当前位置之间的误差来生成合适的控制信号。
速度控制是通过控制电机的转速来实现的，它通常使用转速传感器来测量电机的转速并反馈给控制器，控制器根据设定的目标转速和当前转速之间的误差来生成合适的控制信号。
扭矩控制是通过控制电机的输出扭矩来实现的，它通常使用扭矩传感器来测量电机的输出扭矩并反馈给控制器，控制器根据设定的目标扭矩和当前扭矩之间的误差来生成合适的控制信号。
伺服电机的控制器通常采用PID控制算法。
PID控制算法可以根据系统的误差、误差变化率和误差积分来生成合适的控制信号。
其中P表示比例控制，它与误差成正比，用于快速响应系统的变化；I表示积分控制，它与误差的积分成正比，用于消除系统的稳态误差；D表示微分控制，它与误差变化率成正比，用于抑制系统的震荡。
控制器通过调节PID控制算法中的参数来获得最佳的控制效果。
伺服电机的控制系统还需要考虑非线性因素和动态响应。
非线性因素包括电机的饱和效应、摩擦力、惯性等，它们会影响控制系统的性能和稳定性。
动态响应是指系统对输入信号的响应速度和稳定性，它取决于传感器的采样率、控制器的计算能力和驱动器对电机的响应特性。
伺服系统的基本要求及特征
伺服系统的基本要求及特征伺服系统是指由伺服电机、传感器、控制器和执行机构等组成的闭环控制系统。
它能够根据输入信号精确控制执行机构的位置、速度和力矩等参数。
伺服系统广泛应用于机械加工、自动化生产线、航空航天等领域，具有以下基本要求和特征。
一、基本要求1. 高精度控制：伺服系统需要能够实现高精度的位置、速度和力矩控制，以满足不同应用场景的需求。
2. 快速响应：伺服系统具备快速的响应能力，能够在瞬时改变的工况下迅速调整执行机构的运动状态。
3. 稳定性：伺服系统需要具备良好的稳定性，能够在长时间运行的过程中保持稳定的控制性能。
4. 可靠性：伺服系统需要具备高可靠性，能够在恶劣环境下稳定工作，并具备自动故障检测和报警功能。
5. 灵活性：伺服系统应具备灵活的控制方式，能够适应不同的工作模式和工作要求。
6. 易维护性：伺服系统需要具备良好的可维护性，以便及时发现和排除故障，减少停机时间。
二、特征1. 闭环控制：伺服系统采用闭环控制方式，通过不断地测量执行机构的状态和与预设值进行比较，实现对输出信号的精确控制。
2. 反馈控制：伺服系统通过传感器实时采集执行机构的位置、速度和力矩等参数，并将其反馈给控制器，用于控制决策。
3. 高精度传感器：伺服系统中的传感器需要具备高精度的测量能力，以保证控制系统的准确性和稳定性。
4. 高性能控制器：伺服系统的控制器需要具备高性能的运算能力和快速的响应速度，以满足高精度控制的要求。
5. 电流反馈控制：伺服系统中的电机控制通常采用电流反馈控制方式，通过控制电机的电流来实现对执行机构的精确控制。
6. 可编程控制：伺服系统的控制器通常具备可编程功能，能够根据不同的应用需求进行参数设置和控制策略的调整。
7. 多轴同步控制：伺服系统能够实现多个执行机构的同步控制，以满足复杂运动控制的需求。
8. 通信接口：伺服系统通常具备各种通信接口，可以与上位机进行数据交互和远程监控。
9. 自动故障检测和报警：伺服系统能够自动检测执行机构和传感器的故障，并及时发出报警信号，以减少故障对生产过程的影响。
伺服控制系统特点及应用
伺服控制系统特点及应用
伺服控制系统是一种用于控制特定输出位置、速度或加速度的系统。
这类系统通常包括一个伺服电机、传感器和控制器。
以下是伺服控制系统的一些特点和应用：
伺服控制系统的特点：
1. 高精度：伺服系统能够提供非常高的精度，因为它可以实时调整输出以匹配预期的位置或运动。
2. 高性能：伺服控制系统具有快速的响应速度，能够在短时间内实现准确的位置或速度控制。
3. 闭环控制：伺服系统通常采用闭环控制，其中包括反馈机制，通过传感器测量实际输出，并将这些信息反馈给控制器进行调整。
4. 高动态响应：伺服系统能够快速响应变化的输入或负载，适用于需要快速动作的应用。
5. 可编程性：伺服系统通常具有灵活的编程能力，可以适应不同的运动轨迹和控制要求。
6. 稳定性：通过闭环反馈，伺服系统可以提供稳定的运动和输出，即使在面对外部扰动时也能够迅速纠正。
伺服控制系统的应用：
1. 机床和数控机械：伺服系统用于控制机床、切割机、3D打印机等，以实现高精度和高速度的运动。
2. 工业机器人：工业机器人通常采用伺服控制系统，以实现精确的位置和运动控制。
3. 自动化生产线：伺服控制系统广泛应用于生产线上的各种运动控制，例如搬运、装配等。
4. 航空航天：伺服系统用于飞行器和导弹等的姿态控制和精确导航。
5. 医疗设备：在医疗领域，伺服系统用于控制医疗设备的精确位置，如手术机器人和扫描设备。
6. 纺织和印刷机械：伺服系统用于控制纺织机械和印刷机械，以实现高速度和高精度的运动。
总体而言，伺服控制系统在需要高精度、高性能、稳定性和可编程性的应用中发挥着关键作用。
伺服系统行业分析报告
伺服系统行业分析报告伺服系统行业分析报告一、定义伺服系统是指由主控器、执行机构和反馈元件组成的控制系统。
这种系统对控制动力运动的速度、位置和加速度等有很强的控制能力，应用在工业生产自动化、机器人、航空航天、国防军事等领域。
伺服系统是实现系统精准控制的重要手段。
二、分类特点按照控制对象，伺服系统分为电机伺服控制系统、步进电机伺服控制系统、切割机伺服控制系统、测量仪器伺服控制系统等；按照控制方式，伺服系统分为位置伺服系统、速度伺服系统和加速度伺服系统。
伺服系统的特点有以下几个方面：（1）高精度：采用反馈控制和模型控制，具有稳态误差小、静态精度高的特点；（2）高可靠性：结构简单、无串扰、易于维护；（3）高灵敏度：控制精度高，能够实现实时响应；（4）高速度：响应速度快、抗干扰能力强，能够应对高速运动的控制需求。
三、产业链伺服系统的产业链包括伺服电机、伺服控制器、驱动器和进口元件等产业环节。
伺服电机是伺服系统的重要组成部分，通常由电机、编码器和传动装置组成。
伺服控制器负责控制伺服电机的转速和角度，根据工作要求控制伺服电机的运转。
驱动器是将电机输出信号转换为可控幅值的控制器，通过控制信号的波形、频率和幅值等参数，改变电机的输出功率和速度。
进口元件包括绝缘材料、磁性材料、制动器、轴承、双轴协调驱动轮等，这些元件是伺服系统的重要组成部分。
四、发展历程伺服系统的发展历程经历了三个阶段：（1）传感器阶段（1962-1980年代）：这个阶段主要集中在伺服系统的编码器和稳定器技术方面，能够实现规定位置、速度、力和加速度等运动要求的控制，开始被应用于半导体制造和机床加工等领域；（2）DSP技术阶段（1980年代中期至2000年）：随着数字信号处理（DSP）技术的发展，伺服系统得以实现更复杂的运动控制任务，增强了伺服系统对运动学和动力学的理解；（3）网络控制阶段（21世纪以来）：伺服系统开始逐渐向网络控制方向发展，实现了远程控制和监视功能，融入了机器人技术、人工智能和自动化控制等新技术。
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无缝厂伺服系统的控制特性分析Ξ张仰军,张治国,侯征宇(内蒙古包钢钢联股份有限公司无缝钢管厂,内蒙古 包头 014010)摘 要:HG C(液压缸辊缝控制)本质上是一个阀控电液伺服系统,伺服阀是该系统的核心控制元件,介绍了M OOG D791伺服阀的工作原理,分析了HG C系统的控制特性及故障分析功能,便于更好地使用和维护该系统。
关键词:伺服系统;HG C;伺服阀;控制特性分析中图分类号:TP273 文献标识码:B 文章编号:1009-5438(2008)S O-0059-03Analysis on the Control Characteristic of Servo System of MPMZH ANG Yang-jun,ZH ANG Zhi-guo,HOU Zheng-yu (Seamless T ub e P lant o f Steel Union C o.Ltd.o f Baotou Steel(G roup)C orp.,Baotou014010,Nei Monggol,China) Abstract:HG C is an electro-hydraulic serv o system controlled by serv o valves,the serv o valve is the main control com po2 nent.The paper introduces the w orking principle of the serv o valve,analyses the control characteristics and failure analysis function of the HG C system,in order to conveniently use and maintain it. K ey w ords:serv o system;HG C;serv o valve;analysis on control characteristic 2007年,包钢无缝厂将原有液压缸控制系统升级为HG C(液压缸辊缝控制)伺服系统。
该系统是通过伺服阀控制五机架连轧机的轧辊液压缸位置来控制轧机的辊缝和压力,进而在线控制钢管的壁厚。
无缝厂伺服系统属于位置随动系统,是控制系统的一种。
在这种系统中,输出量(机械位移)能够快速而准确地反映输入量(位置给定)的变化规律,因此,它是带有负反馈的闭环控制系统。
因为传递的力矩和功率很大,具有信号的功率放大作用,所以它也是一个功率放大装置。
该轧机所用的美国MOOG公司的D791伺服阀本身又是自带闭环控制的控制阀。
HG C系统把从位置传感器测得的电气信号实际值与液压缸位置的设定值进行比较,其偏差值作为液压缸位置调节量输出到位置调节器,达到准确控制液压缸位置的目的。
由于HG C系统的动力源为液压拖动装置(液压泵),因此,HG C本质上是一个阀控电液伺服系统[1]。
伺服阀是该系统的核心控制元件,而实现闭环控制的计算机系统则是HG C的主要控制机构。
升级后的HG C具有响应速度快,硬件通用性强,软件功能强大,维护效率高等特点。
因此,了解伺服阀及其控制系统的特性才能更好地使用并且维护该伺服系统。
1 D791伺服阀在HG C系统中的使用1.1 D791伺服阀的工作原理伺服阀是伺服系统中最重要,最基本的组成部分。
伺服阀的阀芯性能、额定流量、频率特性等参数是选用的重要标准。
HG C系统中使用了电反馈式、带喷嘴挡板系统的D791伺服阀。
其主阀芯的换向不是靠电磁铁来推动,而是靠前置级先导阀输出的液压力来推动,它的前置先导阀是动态特性比较好的喷嘴挡板阀。
当不进行辊缝设定时,主阀芯应第34卷增刊2008年11月包 钢 科 技Science&T echnology of Baotou S teel(G roup)C orporationV ol.34,SupplementN ovember,2008Ξ收稿日期:2008207202作者简介:张仰军(1972-),男,内蒙古包头市人,电气工程师,现从事电气设备维护工作。
在中间位置,当设定辊缝时,电气信号(±10mA 之间的给定值)施加到伺服阀内的集成控制放大器上,由放大器驱动前置先导阀动作,喷嘴挡板偏离中间位置,造成主滑阀两端的压力发生变化,驱动主滑阀运动,伺服阀内的位移传感器检测到主阀芯的位置后,将此实际值由解调器整流后反馈给控制放大器并与指令值比较,控制放大器驱动力矩马达,直到指令电压与反馈电压相等。
而主阀芯的位移实现了对流量的调节进而控制了液压缸的移动。
根据液压系统的控制原理可知,力矩马达产生的电磁力矩为:T =K ×I式中:T ———电磁力矩,N ・m ;K ———力矩马达的力矩系数,N ・m/A ;I ———输入电流,A。
图1 HG C 系统工作原理方框图 当阀芯处于动态平衡位置时,其电磁力矩与挡板组件的阻尼力矩、阀芯两端不平衡压力所产生的力矩相平衡,如果忽略挡板组件的阻尼力矩,则马达电磁力矩与阀芯两端不平衡压力产生的力矩相平衡。
由上面公式可知,力矩马达的电磁力矩和输入电流成正比,所以阀芯的位移与输入的电流成正比,也就是通过滑阀的流量与输入电流成正比,并且电流的极性决定液流的方向,这样便满足了对电液伺服阀的功能要求[2]。
需要说明的是,液压缸的实际位置是由缸体上的位置传感器传给HG C 系统,并作为位置调节器的反馈环节与给定值进行比较,这一点维护人员需要注意。
以上也可以看出D791伺服阀属于多级伺服控制元件。
主滑阀、前置级先导阀和阀内位移检测器构成了D791伺服阀的三级层次结构。
1.2 伺服阀的常见故障(1)伺服阀的入口压力不足。
因为伺服阀是以电控方式实现对流量的节流控制,必然有能量损失,因此它需要一定的流量来维持前置级控制油路的工作,而前置先导阀的压力则来自于伺服阀的入口P ,假如P 口的压力不足,前置先导阀就不能输出足够的压力来推动主阀芯动作。
维护人员通过HG C 系统中的人机接口winH MI 的终端可看到阀芯的位置反馈值(以百分数表示),它反映了阀芯的偏离程度。
此时,阀芯的位置可能没有变化或波动较大。
这种故障一般是由于控制油路中的锁紧阀没有打开或溢流阀芯没正常回位所致。
(2)伺服阀的±15V 电源故障。
此时,控制放大器不能工作,无法调整阀芯位置,其反馈值将迅速增大(以百分数表示,可达±100%),当没有负载时,阀芯已严重偏离中间位置,处于漂移状态。
(3)伺服阀的零部件磨损及油液污染。
这包括阀芯、喷嘴等被磨损或污染造成控制灵敏度下降或失控。
此外,力矩马达导磁体与衔铁缝隙中有污染物时,相当于减小了衔铁在中位时的每个气隙长度g 。
根据液压控制系统的分析结论:当|x/g |>1/3时(x 为衔铁端部偏离中位的位移),衔铁总是不稳定的。
破坏了力矩马达原有的静态特性,这种情况容易给维护人员造成判断上的困难。
2 控制系统的应用特点升级后的HG C 系统沿用了基于VME 背板总线的多处理器架构。
该系统硬件兼容性好,易于升级,避免了原系统因为控制板坏而无法采购的不足。
主控室中的目标应用系统采用VxW orks 嵌入式实时操作系统。
它具有如下特点:(1)系统程序占用空间小,最小为8kbyte 。
而它提供的多任务控制机制(如:优先级抢占和轮转调度策略)为整个系统保证了可靠的实时性,适合工厂环境下过程控制、数据采集等应用。
(2)在众多场合的应用实践证明它具有较强的稳定性。
这对于复杂应用环境下的系统稳定工作至关重要。
(3)较强的网络支持。
可以对其他VxW orks 系统和T CP/IP 网络系统进行快捷的访问。
无论是串行线路、标准的以太网连接还是紧耦合的利用共享内存的背板总线,所有的VxW orks 网络机制都遵循标准的Internet 协议。
有利于进行柜前调试和远程监控。
2.1 PDA 数据采集系统在生产中的应用HG C 系统的客户端使用了德国iba 公司的PDA (pens oninal data acquist ),它是基于PC 的高性能数据采集系统,可运行在WI NDOWS NT 4.0及WI NDOWS06包钢科技 第34卷XP上。
信号输入由专用接口模块S M128完成,该模块提供128个模拟通道和128个数字通道,现场采集上来的测量值通过S M128模块的双口存储器传到PDA的桌面系统上。
通过PDA,HG C系统实现了生产过程数据的高速(1ms)数据采集和记录分析。
与旧系统相比,HG C的数据采集系统有如下特点:(1)存储量大。
PDA可以存储故障状态100支钢管的轧制数据及正常状态可保存10000支钢管的轧制数据,还可进行硬盘备份。
(2)采集的信号多,而且可根据需要从近千个信号中进行选择组态。
2.2 在线诊断工具软件winH MIHG C系统提供了在线诊断工具winH MI,它具有如下功能:(1)可远程访问所有的测量值及控制参数。
通过诊断工具可以实时监控压力变送器和位置传感器的信号变化情况,发现异常及时进行处理,避免发生设备事故。
(2)测试控制系统的线路以及液压系统元件的某些功能。
通过winH MI对伺服阀加一给定值的信号量,在现场可以测得阀头处的电流信号值,以此可判断线路的某些故障。
此外,利用它的离线测试功能,可以测试每个伺服阀的频率响应和阶跃响应,对性能较差的伺服阀及早更换。
(3)在线观察和记录事故信息。
当辊缝处于故障状态时,winH MI可显示出有报警的机架、液压缸号及报警类型,维护人员可及时地作出判断。
(4)硬件诊断功能。
winH MI测试I/O模块时,提供了三种模式,分别为:正常模式、在线测试模式和诊断模式,通过用户界面可方便地选择。
模式的切换只能在正常模式和其他两种模式之间进行。
正常模式只能显示数值;在线测试模式可单独强制某一通道的值而不影响其他通道;而诊断模式属于离线测试,这种模式下,winH MI将所有I/O模块的通道断开,只能接受强制输入值。
比如:离线测试伺服阀的响应能力即为此种方式。
2.3 故障分析软件(iba Analyzer)的应用在HG C系统的客户端,和PDA数据采集系统配合使用的是iba Analyzer分析软件,该软件可以分析和编辑由PDA记录的多种数据,PDA采集的实时性决定了采集来的数据是未经处理的“扁平化”的海量数据,PDA经过特定算法压缩后存储于3.dat文件中。
iba Analyzer的解压功能可以让维护人员方便地离线访问PDA记录。
iba Aanalyzer一些主要功能如下:(1)信号分析的模板会话功能。
系统自定义了一些常用的分析模板,维护人员如果经常分析一些有参考意义的信号,就可以自己建立一个信号分析模板,以3.pdo的文件格式存于系统中,这样就可更有针对性地分析故障时的数据了。