伺服驱动器原理应用及选型
伺服电机驱动方案
伺服电机驱动方案伺服电机是一种通过反馈信号控制运动位置和速度的电动机。
它广泛应用于工业自动化领域，包括机械加工、机器人技术、电子设备等。
本文将介绍一种常见的伺服电机驱动方案。
一、伺服电机的基本原理伺服电机由电机本体、传感器（通常是编码器）和驱动器组成。
电机本体负责转动，传感器反馈电机的位置和速度信息，而驱动器根据反馈信号控制电机的运动。
二、伺服电机驱动方案1. 电机选择伺服电机的选择要根据具体应用需求来确定。
需要考虑的因素包括输出功率、转速范围、扭矩要求、尺寸等。
在选择时，还需考虑电机与其他设备的匹配性和可靠性。
2. 驱动器选择伺服电机的驱动器主要负责接收传感器反馈信号，并产生控制信号驱动电机转动。
驱动器的选型要考虑电机的额定电压、控制方式（模拟控制或数字控制）、通信接口等。
现在，数字驱动器在工业自动化领域得到广泛应用，因为它们具有精确控制、稳定性强的优点。
3. 反馈系统在伺服电机系统中，准确的位置和速度反馈对于控制电机运动至关重要。
常用的反馈设备包括编码器、霍尔传感器和光电传感器。
编码器是最常见的选择，它能提供高分辨率和精确的反馈信息。
4. 控制算法伺服电机的控制算法主要包括位置控制、速度控制和扭矩控制。
位置控制是最基本的控制模式，通过将位置误差信号输入控制算法，驱动器将电机转动到目标位置。
速度控制则通过控制电机的转速来实现。
扭矩控制可用于需要对负载施加特定扭矩的应用。
5. 保护机制伺服电机驱动方案还需要考虑保护机制，以避免电机过载、过热等问题。
常见的保护措施包括过流保护、过热保护和过载保护。
三、伺服电机驱动方案的应用伺服电机驱动方案广泛应用于各种领域，例如：1. 机床行业：伺服电机驱动方案在数控机床中得到广泛应用，确保机床加工精度和工作稳定性。
2. 机器人技术：伺服电机作为机器人关节驱动器，可以实现复杂的动作和精确定位。
3. 包装行业：伺服电机驱动方案在包装机械中发挥重要作用，实现高速度、高精度的物料输送和定位。
伺服驱动器原理及选型
伺服的构成要素
目标值 发生装置 伺服电 伺服电机 检出器 输出 机械 速度／ 速度／位置
伺服驱动 伺服驱动
回路（ 反馈回路（半闭式）
全闭位置环 位置环
3
1.1.1伺服的外观结构和铭牌 伺服的外观结构和铭 伺服的外观结构和
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4
1.2 伺服的构成
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电源部 商用电 商用电源 逆变部
电机 整流部
指令信号
控制部 反馈
电流演算部 回転角度情報
编码器 编码器
5
1.2.1 控制部的构成
位置环 位置环 速度环 速度环 电流环 位置指令
＋ 位置 控制部 ＋ －
位置 反馈 速度 反馈
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9
1.2.5 積分動作（Ｉ動作）
ｘ
Ｘ
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Ｘ Ｋｉ Ｙｉ＝Ｋｉ·∫Ｘｄｔ Ｙｉ＝Ｋｉ· Ｘｄｔ
Ｙｉ
T=0 ｙ Ｙｉ T=0
ｔ
ｔ
偏差变 作越困难 ·偏差变小、负荷动作越困难 偏差微量存在， 个量就称为残留偏差（偏移）。 偏差微量存在，这个量就称为残留偏差（偏移）。 即使是小偏差,也可以积累成大的操作量。直到偏差成为 ·即使是小偏差,也可以积累成大的操作量。直到偏差成为0， 荷才可以运作。 负荷才可以运作。
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で回転する。
ε
速度指令の 大きさ
20
２ 用户参数
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伺服驱动器原理及选型
伺服驱动器原理及选型
伺服驱动器是一种用于控制伺服电机的电子装置，它通过将电源电压转换为适合于驱动电机的有源电流，从而实现电机的精准控制和运动控制。
伺服驱动器通常由电源模块、控制模块和功率模块组成。
伺服驱动器的原理是根据控制信号的输入来调整输出电压和电流的大小，以保持电机转子位置与输入信号的要求一致。
它通过采集电机的反馈信号，例如位置、速度和转矩等，对这些信号进行处理，并与输入信号进行比较，以控制输出给电机的电流。
选型时，需考虑以下几个关键因素：
1. 适配电机类型与规格：不同类型的伺服驱动器适用于不同类型的伺服电机，如步进电机、直流伺服电机或交流伺服电机。
因此，需要选型符合所需电机类型和规格的驱动器。
2. 功率与电压：驱动器的功率和电压需与电机匹配，以确保能够提供足够的电力驱动电机正常运行。
3. 控制方式与精度要求：根据应用需求选择合适的控制方式，如位置控制、速度控制或转矩控制，以及所需的运动精度。
4. 通信接口与扩展性：根据应用需求选择适合的通信接口，如RS-232、RS-485、CAN或以太网等。
同时，也要考虑驱动器的扩展性，以便与其他设备进行更复杂的系统集成。
5. 保护功能与可靠性：驱动器应具备过流、过热和短路保护功能，以确保电机和设备的安全运行。
可靠性也是选型时要考虑的关键因素之一，选择具备高可靠性和稳定性的品牌和型号。
总之，合适的伺服驱动器选型能够确保电机的准确控制和高性能运行，同时也能提高系统的稳定性和可靠性。
需要综合考虑电机类型、功率要求、控制精度、通信接口等因素，选择适合自己应用需求的伺服驱动器。
伺服驱动器的基础知识
伺服驱动器的基础知识伺服驱动器是一种控制电机运动的电子设备，它广泛应用于工业自动化和机械系统中。
本文将介绍伺服驱动器的基础知识，包括其工作原理、分类以及在实际应用中的应用场景。
一、工作原理伺服驱动器的工作原理可以简单描述为输入指令信号通过控制电路产生控制信号，通过功率放大电路放大后驱动电机运动。
其具体工作过程如下：1. 输入指令信号：通常采取模拟量输入或数字量输入的方式，如模拟电压、电流信号或脉冲信号。
2. 控制电路：将输入信号进行放大、滤波和比较操作，产生控制信号。
3. 功率放大电路：将控制信号经过放大电路放大后，输出给电机。
4. 电机驱动：根据电机的特性和控制信号，实现电机的运动控制。
二、分类根据其控制方式和应用场景的不同，伺服驱动器可以分为多种类型。
下面介绍常见的几种分类：1. 位置式伺服驱动器：通过比较输入信号和反馈信号的位置差异，控制电机的角度或位置。
适用于需要精确定位和控制的场景。
2. 速度式伺服驱动器：根据输入信号和反馈信号的速度差异，控制电机的转速。
适用于需要精确控制转速的场景。
3. 力矩式伺服驱动器：通过控制输入信号和电机输出的力矩差异，实现对电机扭矩的控制。
适用于需要精确控制力矩的场景。
4. 力式伺服驱动器：根据输入信号和输出信号的力差异，控制电机的力量输出。
适用于需要精确控制力量输出的场景。
三、应用场景伺服驱动器广泛应用于各种机械系统和工业自动化领域。
以下是几个常见的应用场景：1. 机床：伺服驱动器可用于控制切削和加工过程中的工作台、进给轴等部件的运动，提高精度和效率。
2. 机器人：伺服驱动器可用于控制机器人的关节和末端执行器，实现各种复杂的运动和任务。
3. 包装机械：伺服驱动器可用于控制包装机械上的输送带、旋转盘等部件的运动，确保产品的准确定位和包装效果。
4. 输送系统：伺服驱动器可用于控制输送带、滚筒等设备的运动，实现物料的精确运输和分拣。
5. 印刷设备：伺服驱动器可用于控制印刷设备上的印刷板、卷筒等部件的运动，提高印刷质量和速度。
伺服驱动器原理及选型
伺服驱动器原理及选型伺服驱动器是将电动机输出的旋转运动转化为机械装置需要的旋转或线性运动的控制装置。
它通过接收控制信号，精确地控制电机的转速和位置，以实现高精度的机械运动控制。
在工业自动化、机器人技术、数控机床等领域广泛应用。
首先，控制信号输入。
伺服驱动器接收到来自控制器的控制信号，通常是数字信号，包括目标位置、目标速度等参数。
通过这些信号，驱动器可以根据实时需求进行控制。
其次，误差检测。
伺服驱动器内部有一个位置编码器，用于检测电机的实际位置。
驱动器将编码器返回的位置信号与控制信号进行比较，计算出误差值。
误差值是指实际位置与目标位置之间的差异。
最后，电机驱动。
伺服驱动器将根据误差信号来控制电机的转速和转动方向。
它会根据误差的大小和方向来调节电机的输出功率。
通常，驱动器会采用PWM调制技术，通过对电机施加脉冲信号来实现精确的速度和位置控制。
在进行伺服驱动器选型时，主要考虑以下几个方面：首先，根据应用需求选择驱动器的功率。
驱动器的功率要能够满足电机的需求，通常要留有一定的余量。
其次，考虑驱动器的控制方式。
常见的控制方式有位置控制、速度控制和力矩控制。
选择适合应用需求的控制方式，以实现所需的精度和性能。
再次，考虑驱动器的接口与通信协议。
一般情况下，驱动器应支持常见的控制接口和通信协议，如模拟控制信号、数字控制信号、RS485、CAN 等。
此外，还需要考虑驱动器的稳定性和可靠性。
了解供应商的信誉和产品质量，选择可靠的驱动器品牌和型号。
最后，还需要考虑驱动器的成本和供应周期。
根据预算和项目进度，选择满足需求的驱动器，并考虑到后续的维护和更换成本。
综上所述，伺服驱动器是一种将电动机的旋转运动转化为机械装置所需运动的控制装置。
它通过控制信号输入、误差检测和电机驱动三个步骤，实现精确的速度和位置控制。
在选型时，需考虑功率、控制方式、接口与通信协议、稳定性和可靠性、成本和供应周期等因素。
伺服驱动器原理应用及选型
伺服驱动器原理应用及选型伺服驱动器的原理是将电机的转子位置信息与期望的位置进行比较，然后通过调节电机的扭矩或速度来使得转子位置逐渐接近期望位置，从而实现精确控制。
伺服电机通常由一个电机和一个编码器组成，编码器可以用来检测电机转子当前的位置，并将位置信息反馈给伺服驱动器。
伺服驱动器通过不断调整电机的控制信号，从而使得电机转子的位置与期望位置一致。
伺服驱动器的应用非常广泛，在工业自动化领域被广泛应用于各种需要精确控制的场景中。
比如机床、印刷设备、纺织设备、包装设备、激光切割设备等。
伺服驱动器可以实现高精度定位和速度控制，可以提高生产效率和产品质量，同时也可以减少能源消耗和机械故障。
在选择伺服驱动器时，需要考虑以下几个因素：1.扭矩和速度要求：根据具体应用的要求，选择适合的驱动器。
大部分伺服驱动器都有额定扭矩和额定速度的参数，根据实际需求选择合适的驱动器。
2.控制方式：伺服驱动器有位置控制、速度控制和扭矩控制等不同的控制方式。
根据实际需求选择合适的控制方式。
3.稳定性和可靠性：伺服驱动器的稳定性和可靠性非常重要，选择具有良好的稳定性和可靠性的驱动器可以减少故障率和维修成本。
4. 通信接口：现代伺服驱动器通常支持各种通信接口，比如CAN总线、Modbus、EtherCAT等。
根据实际需求选择合适的通信接口。
5.成本：伺服驱动器的价格因素也是需要考虑的。
根据实际预算选择性价比较好的驱动器。
总之，伺服驱动器的原理、应用和选型都是非常重要的。
了解伺服驱动器的原理有助于我们更好地理解它的工作原理，了解伺服驱动器的应用可以帮助我们更好地选择合适的驱动器，而选择合适的伺服驱动器可以最大限度地满足我们的要求，提高生产效率和产品质量。
《伺服电机的选型》课件
考虑工作环境的温度、湿度、尘埃等条件，选择能够 在恶劣环境下稳定运行的伺服电机。
规格匹配
电机尺寸
根据安装空间和实际需求，选择合适的电机 尺寸。
电机重量
对于需要轻量化的应用，应考虑电机的重量 。
接口兼容性
确保所选伺服电机与控制系统和驱动器之间 的接口兼容。
技术评估
技术规格比较
对比不同品牌和型号伺服电机的技术规格，评 估其性能优劣。
可能是由于散热不良、负载过大或润 滑不足，应加强散热、减轻负载或增 加润滑。
运行噪音
可能是轴承损坏、螺丝松动或电气问 题，应更换轴承、紧固螺丝或检查电 气线路。
振动过大
可能是机械不平衡、安装不正确或负 载不均，应重新平衡机械、纠正安装 或调整负载分布。
无法启动
可能是电源故障、控制信号问题或机 械卡阻，应检查电源、控制信号或消 除机械障碍。
产品测试报告
查看第三方测试报告或制造商提供的产品测试 数据，了解电机的实际性能表现。
客户评价
参考其他客户的评价和使用经验，了解电机的可靠性和售后服务。
价格比较
成本效益分析
综合考虑电机的性能、品牌、技术支持等因素，评估其性价比。
报价与谈判
向供应商询价，了解价格优惠和谈判空间，争取获得更好的采购条 件。
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防护等级与环境适应性：分析各品牌伺服 电机的防水、防尘等防护等级，以及在各 种恶劣环境下的稳定运行能力。
应用案例分享
案例1
数控机床：介绍品牌A的伺服电机 在数控机床中的应用案例，突出 其在高精度加工和高效生产方面 的优势。
案例2
包装机械：分享品牌B的伺服电机 在包装机械中的成功应用案例， 强调其在提高包装效率和降低成 本方面的作用。
伺服基本原理及伺服选型计算
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举例计算3
1. 计算折算到电机轴上的负载惯量 重物折算到电机轴上的转动惯量JW = M * ( PB / 2π)2
= 200 * (2 / 6.28)2
= 20.29 kg.cm2 螺杆转动惯量JB = MB * DB2 / 8
= 40 * 25 / 8
= 125 kg.cm2 总负载惯量JL = JW + JB = 145.29 kg.cm2 2. 计算电机转速 电机所需转速 N = V / PB = 30 / 0.02 = 1500 rpm
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伺服选型原则
• • • • 连续工作扭矩 < 伺服电机额定扭矩 瞬时最大扭矩 < 伺服电机最大扭矩 (加速时) 负载惯量 < 3倍电机转子惯量 连续工作速度 < 电机额定转速
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举例计算1
已知：圆盘质量M=50kg，圆盘直径 D=500mm，圆盘最高转速60rpm， 请选择伺服电机及减速机。
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举例计算3
3. 计算电机驱动负载所需要的扭矩 克服摩擦力所需转矩Tf = M * g * µ * PB / 2π / η = 200 * 9.8 * 0.2 * 0.02 / 2π / 0.9 = 1.387 N.m 重物加速时所需转矩TA1 = M * a * PB / 2π / η = 200 * (30 / 60 / 0.2) * 0.02 / 2π / 0.9 = 1.769 N.m 螺杆加速时所需要转矩TA2 = JB * α/ η = JB * (N * 2π/ 60 / t1) / η = 0.0125 * (1500 * 6.28 / 60 / 0.2) / 0.9 = 10.903 N.m 加速所需总转矩TA = TA1 + TA2 = 12.672 N.m
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伺服驱动器原理应用及选型
伺服驱动器简介伺服驱动器（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。
一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。
伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。
尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。
当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。
该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统，特别是速度控制性能的发挥起到关键作用。
在伺服驱动器速度闭环中，电机转子实时速度测量精度对于改善速度环的转速控制动静态特性至关重要。
为寻求测量精度与系统成本的平衡，一般采用增量式光电编码器作为测速传感器，与其对应的常用测速方法为M/T测速法。
M/T测速法虽然具有一定的测量精度和较宽的测量范围，但这种方法有其固有的缺陷，主要包括：
1）测速周期内必须检测到至少一个完整的码盘脉冲，限制了最低可测转速；
2）用于测速的2个控制系统定时器开关难以严格保持同步，在速度变化较大的测量场合中无法保证测速精度。
因此应用该测速法的传统速度环设计方案难以提高伺服驱动器速度跟随与控制性能。
伺服驱动器原理伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化；功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入了软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。