主要内容概述伺服系统元件误差伺服系统原理动态误差伺服系共34页
第4章 数控机床伺服系统
第4章 数控机床伺服系统
第4章 数控机床伺服系统 工作原理：假设是单三拍通电工作方式。 （1）A 相通电时，定子A 相的五个小齿和转子对 齐。此时，B 相和 A 相空间差120，含 1 120/9 = 13 齿 3 2 A 相和 C 相差240，含240/ 9 = 26 个 3 齿。所以，A 相的转子、定子的五个小齿对 齐时，B 相、C 相不能对齐，B相的转子、 定子相差 1/3 个齿（3），C相的转子、定 子相差2/3个齿（6）。
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式中：n —转速（r/min）； f —控制脉冲频率，即每秒输入步进电动机的脉冲数； 由上式可知：工作台移动的速度由指令脉冲的频率所控制。
第4章 数控机床伺服系统 特点：
(1)来一个脉冲，转一个步距角。
(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。
(3)改变脉冲顺序，改变方向。
种类：
有励磁式和反应式两种。两种的区别在于励磁式步进电机的转 子上有励磁线圈，反应式步进电机的转子上没有励磁线圈。
第4章 数控机床伺服系统
计算机数控系统 机床 I/O 电路和装置 操作面板 键盘 输入输出 设备 机 床
PLC
计算机 数 装 控 置
主轴伺服单元
主轴驱动装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
主进辅 运给助 传控 动 动制 机机机 构构构
数控机床的组成
第4章 数控机床伺服系统
第4章
数控机床伺服系统
第4章 数控机床伺服系统
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第4章 数控机床伺服系统
每个步距角对应工作台一个位移值，这个位移值称为脉 冲当量。 因此，只要控制指令脉冲的数量即可控制工作台移动的 位移量。步距角越小，它所达到的位置精度越高，因此实际 使用的步进电动机一般都有较小的步距角。 步进电动机的转速公式为：n 60 f
伺服系统概述 PPT课件
12 伺服系统概述
伺服系统的特点和功用
• 伺服系统与一般机床的进给系统有本质上差别，它能根据 指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置 • 伺服系统是数控装置和机床的联系环节，是数控系统的重 要组成
12 伺服系统概述
二、伺服系统基本类型
按控制原理分 有开环、闭环和半闭环三种形式 按被控制量性质分 有位移、速度、力和力矩等伺 服系统形式 按驱动方式分 有电气、液压和气压等伺服驱动形式 按执行元件分 有步进电机伺服、直流电机伺服和交 流电机伺服形式
12 伺服系统概述
气压系统与液压系统的比较
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空气可以从大气中取之不竭且不易堵塞；将用过的气体排入大 气，无需回气管路处理方便；泄漏不会严重的影响工作，不污 染环境。 空气粘性很小，在管路中的沿程压力损失为液压系统的干分之 一，易于远距离控制。 工作压力低．可降低对气动元件的材料和制造精度要求。 对开环控制系统，它相对液压传动具有动作迅速、响应快的优 点。 维护简便，使用安全，没有防火、防爆问题；适用于石油、化 工、农药及矿山机械的特殊要求。对于无油的气动控制系统则 特别适用于无线电元器件生产过程，也适用于食品和医药的生 产过程。
优点
操作简便；编程容易； 能实现定位伺服控制； 响应快、易与计算机 （CPU）连接；体积小、 动力大、无污染。
缺点
瞬时输出功率大；过载 差；一旦卡死，会引起 烧毁事故；受外界噪音 影响大。 功率小、体积大、难于 小型化；动作不平稳、 远距离传输困难；噪音 大；难于伺服。 设备难于小型化；液压 源和液压油要求严格； 易产生泄露而污染环境。
12 伺服系统概述
三、伺服系统基本要求
精度高： 稳定性好：
伺服原理介绍
3. 再生
时序 带负载的减速将需要几个这样的循环周期。当有再生不足时， 可能会发生过压报警（A13），表示母线电压超过420VDC，或 者发生再生异常报警（A16），表示TR打开时间太长（一个内部 寄存器专用于记录TR的开/关时间）。
3. 再生
时序 如果发生了A13和A16报警，我们需要改变再生电阻R的阻值。 我们需要消耗更多的流过电阻的电流量，因为V=I*R，我们能够 通过使用更小的阻值来增大流过电阻R的电流量。增大电阻功率 并不一定是正确的解决问题的方法，因为流过电阻R的电流量还 是一样的。 当改变了电阻之后，我们需要检查再生电路是否满足更小阻 值的要求。一旦减小了阻值，就增大了流过它的电流，如果电流 增加的太多，有可能超过电阻的额定功率，仅仅此时需要增大电 阻的功率。
3. 位置控制 动态电子齿轮的切换时序(1)
3. 位置控制 动态电子齿轮的切换时序(2)
3. 位置控制 动态电子齿轮的切换时序(3)
3. 位置控制 动态电子齿轮的切换时序(4)
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3. 位置控制 位置环下的平滑运行
当上位装置无加减速功能设置 时。 当电子齿轮设定数值较大时。 指令脉冲频率低时。 指令脉冲频率不稳定时。 以上这几种情况根据需要设 定位置指令一次滤波、前馈等 参数。当用户设定的前馈较大 时，设定前馈滤波效果会更好。
3. 再生
时序 在下面的例子中，假定有220V的电源连接到伺服驱动器，并 参考简单的再生电路示意图。 一个正常的P-N母线电压是310V（220*1.41），当电机开 始减速时，回馈到驱动器的能量开始提升P-N电压，一些或全部 的能量被用于给电容C充电。 当母线电压超过385VDC，再生晶体管TR就会打开，能量就 会消耗到电阻R上，晶体管实际在385VDC到370VDC循环开关。
伺服系统介绍.doc
一、相关概念伺服系统（servomechanism）又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。
伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。
它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。
在机器人中，伺服驱动器控制电机的运转。
驱动器采用速度环，位置环，电流环三环闭环电路，内部还设有错误检出和保护电路。
驱动器通过通信连接器，控制连接器，编码连接器跟外部输入信号和输出信号相连。
通信连接器主要用于跟电脑或控制器通信。
控制连接器用于跟伺服控制器联接，驱动器所需的输入信号、输出信号、控制信号和一些方式选择信号都通过该控制连接器传输，它是驱动器最为关键的连接器。
编码连接器跟电机编码器连接，用于接收编码器闭环反馈信号，即速度反馈和换向信号。
伺服电机主要用于驱动机器人的关节。
关节越多，机器人的柔性和精准度越高，所需要使用的伺服电机的数量就越多。
机器人对伺服电机的要求非常高，必须满足快速响应、高起动转矩、动转矩惯量比大、调速范围宽，要适应机器人的形体做到体积小、重量轻，还必须经受频繁的正反向和加减速运行等苛刻的条件，做到高可靠性和稳定性。
伺服电机分为直流、交流和步进，工业机器人用的较多的是交流。
机器人用伺服电机二、伺服系统的技术现状2.1视觉伺服系统随着机器人技术的迅猛发展,机器人承担的任务更加复杂多样,传统的检测手段往往面临着检测范围的局限性和检测手段的单一性.视觉伺服控制利用视觉信息作为反馈，对环境进行非接触式的测量,具有更大的信息量，提高了机器人系统的灵活性和精确性,在机器人控制中具有不可替代的作用。
视觉系统由图像获取和视觉处理两部分组成,图像的获取是利用相机模型将三维空间投影到二维图像空间的过程,而视觉处理则是利用获取的图像信息得到视觉反馈的过程。
基本的相机模型主要包括针孔模型和球面投影模型,统一化模型是对球面模型的推广,将各种相机的图像映射到归一化的球面上。
初步了解伺服系统
初步了解伺服系统(没有明确的格式要求，所以本文将采用常规的段落文章格式。
)初步了解伺服系统伺服系统作为一种自动控制系统，在现代机械设备的应用中越来越普遍。
本文将介绍伺服系统的基本结构以及其工作原理。
一、伺服系统的基本结构伺服系统由三个基本部分组成：控制器（Controller）、执行机构（Actuator）和反馈传感器（Feedback Sensor）。
控制器根据反馈传感器的输入信号控制执行机构的运动，从而达到预定的控制目标。
具体地说，控制器主要包括中央处理器（CPU）和控制电路组成，用于计算控制信号并输出到执行机构。
执行机构通常是电动机，包括直流电动机、交流电动机和步进电动机等。
反馈传感器的作用是对执行机构的位置、速度和加速度等运动状态进行检测，并将检测结果反馈给控制器。
常见的反馈传感器包括编码器、旋转变压器以及霍尔传感器等。
二、伺服系统的工作原理伺服系统的工作原理可以概括为反馈控制原理。
具体来说，控制器会根据反馈传感器的信号与预设信号之间的误差进行比较，计算出修正控制信号，从而使执行机构向预定状态（如位置、速度或加速度）靠近。
这个过程不断重复，直到执行机构到达目标状态。
伺服系统的工作过程分为四个基本阶段：采集、处理、输出和反馈。
在采集阶段，反馈传感器会捕捉执行机构的实际运动状态，并将信息反馈给控制器。
在处理阶段，控制器会根据反馈信号和预设信号计算出控制信号，并输出给执行机构。
在输出阶段，执行机构会根据控制信号进行运动。
在反馈阶段，反馈传感器会不断捕捉执行机构的实际运动状态，并再次反馈给控制器。
三、伺服系统的应用伺服系统广泛应用于各种机械设备，如机床、制造业、飞行器等。
在自动化生产流水线中，伺服系统可用于控制并保持产品的稳定状态，提高生产效率和质量。
在飞行器中，伺服系统可控制机身的姿态和运动，保证飞机飞行的稳定性和安全性。
在工程领域，伺服系统是一个非常关键的技术，对于自动化生产线和机器人等领域具有重要意义。
伺服系统基础知识资料
交流永磁同步伺服驱动系统一、伺服系统简介伺服来自英文单词Servo，指系统跟随外部指令进行人们所期望的运动，运动要素包括位置、速度和力矩。
伺服系统的发展经历了从液压、气动到电气的过程，而电气伺服系统包括伺服电机、反馈装置和控制器。
在20世纪60年代，最早是直流电机作为主要执行部件，在70年代以后，交流伺服电机的性价比不断提高，逐渐取代直流电机成为伺服系统的主导执行电机。
交流永磁同步伺服驱动系统（以下简称伺服系统），是基于国外高端伺服技术开发出适合于国内环境的伺服驱动系统，具有性能优异、可靠性强，广泛应用于数控机床、织袜机械、纺织机械、绣花机、雕刻机械等领域，在这些要求高精度高动态性能以及小体积的场合，应用交流永磁同步电机（PMSM）的伺服系统具有明显的优势。
其中，PMSM具备十分优良的低速性能、可以实现弱磁高速控制，调速范围宽广、动态特性和效率都很高。
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。
伺服系统调速范围一般的在1:5000～1:10000；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±0.1rpm以内，高性能的可以达到±0.01rpm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％。
应用在特定要求高的一些场合，目前国内主流产品的频率在200～500Hz。
运行稳定性方面，主要是指系统在电压波动、负载波动、电机参数变化、上位控制器输出特性变化、电磁干扰、以及其他特殊运行条件下，维持稳定运行并保证一定的性能指标的能力。
二、伺服系统的组成伺服系统的组成1.上位机上位机通过控制端口发送指令（模拟指令或脉冲指令）给驱动器。
驱动器跟随外部指令来执行，同时驱动器反馈信号给上位机。
数控伺服系统组成及原理介绍
数控伺服系统组成及原理介绍数控伺服系统组成及原理介绍伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。
它接受来自数控装置的进给指令信号，经变换、调节和放大后驱动执行件，转化为直线或旋转运动。
伺服系统是数控装置(计算机)和机床的联系环节，是数控机床的重要组成部分。
数控机床伺服系统又称为位置随动系统、驱动系统、伺服机构或伺服单元。
该系统包括了大量的电力电子器件，结构复杂，综合性强。
进给伺服系统是数控系统主要的子系统。
如果说C装置是数控系统的“大脑”，是发布“命令”的“指挥所”，那么进给伺服系统则是数控系统的“四肢”，是一种“执行机构”。
它忠实地执行由CNC 装置发来的运动命令，精确控制执行部件的运动方向，进给速度与位移量。
一、伺服系统的组成组成：伺服电机驱动信号控制转换电路电子电力驱动放大模块位置调节单元速度调节单元电流调节单元检测装置一般闭环系统为三环结构：位置环、速度环、电流环。
位置、速度和电流环均由：调节控制模块、检测和反馈部分组成。
电力电子驱动装置由驱动信号产生电路和功率放大器组成。
严格来说：位置控制包括位置、速度和电流控制；速度控制包括速度和电流控制。
位置、速度和电流环均由：调节控制模块、检测和反馈部分组成。
电力电子驱动装置由驱动信号产生电路和功率放大器组成。
严格来说：位置控制包括位置、速度和电流控制；速度控制包括速度和电流控制。
二、对伺服系统的基本要求1．精度高伺服系统的精度是指输出量能复现输入量的精确程度。
包括定位精度和轮廓加工精度。
2．稳定性好稳定是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。
直接影响数控加工的精度和表面粗糙度。
3．快速响应快速响应是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。
4．调速范围宽调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比。
0～24m / min。
5．低速大转矩进给坐标的伺服控制属于恒转矩控制，在整个速度范围内都要保持这个转矩；主轴坐标的伺服控制在低速时为恒转矩控制，能提供较大转矩。
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。