伺服电机及驱动器.共67页
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数控机床的伺服系统和常用驱动元件PPT课件( 60页)
（1）首先应确定步进电动机的类型。 （2）根据机床的加工精度要求，选择进给轴的脉冲当量，如0.01mm或 0.005mm。 （3）根据所选步进电动机的步距角、丝杠的螺距以及所要求的脉冲当量， 计算减速齿轮的降速比。 (4) 电动机的输出转矩应大于负载转矩. (5) 带载启动频率应为空载启动频率的一半.
数控机床所采用步进电动机的步距角一般都很小，通常为3°、1．5° 或0．75°等。步距角越小，控制精度越高。
步进电动机一转内各实际步距角与理论步距角之间存在误差，误差的最
大值定为步距误差。它的大小受制造精度、齿槽分布的不均匀和气隙不均
匀等因素影响，通常在10′左右。
(2)静态矩角特性和最大静转矩
当步进电动机单相通直流电时，转子处于静态。如果在电机
f、n
脉冲环 形分配
变换
A相、B
相
功率
放大
C相、…
机械执行部件
电机
2. 全闭环数控系统
全闭环数控系统的位置采样点如图所示，直接对 运动部件的实际位置进行检测。
CNC 插补 指令
位置控制单元 + -
位置控制调节 器
速度控制单元
+
-
速度控制 调节与驱动
实际 位置 反馈
实际 速度 反馈
检测与反馈单 元
机械执行部件 电机
第4章 数控机床的伺服系统和常用驱动元件
4.1 数控机床的伺服系统 4.2 数控机床的驱动电动机 4.3 数控机床的驱动装置
4.1 数控机床的伺服系统
一. 伺服系统的定义、组成 1 . 定义：
伺服系统(Servo System)——以机床运动部件的 位置和速度作为控制量的自动控制系统。
进给伺服系统——以机械位移为直接控制目标,保证加工轮廓. 主轴伺服系统——以速度控制为主，提供切削转矩和功率.
数控机床所采用步进电动机的步距角一般都很小，通常为3°、1．5° 或0．75°等。步距角越小，控制精度越高。
步进电动机一转内各实际步距角与理论步距角之间存在误差，误差的最
大值定为步距误差。它的大小受制造精度、齿槽分布的不均匀和气隙不均
匀等因素影响，通常在10′左右。
(2)静态矩角特性和最大静转矩
当步进电动机单相通直流电时，转子处于静态。如果在电机
f、n
脉冲环 形分配
变换
A相、B
相
功率
放大
C相、…
机械执行部件
电机
2. 全闭环数控系统
全闭环数控系统的位置采样点如图所示，直接对 运动部件的实际位置进行检测。
CNC 插补 指令
位置控制单元 + -
位置控制调节 器
速度控制单元
+
-
速度控制 调节与驱动
实际 位置 反馈
实际 速度 反馈
检测与反馈单 元
机械执行部件 电机
第4章 数控机床的伺服系统和常用驱动元件
4.1 数控机床的伺服系统 4.2 数控机床的驱动电动机 4.3 数控机床的驱动装置
4.1 数控机床的伺服系统
一. 伺服系统的定义、组成 1 . 定义：
伺服系统(Servo System)——以机床运动部件的 位置和速度作为控制量的自动控制系统。
进给伺服系统——以机械位移为直接控制目标,保证加工轮廓. 主轴伺服系统——以速度控制为主，提供切削转矩和功率.
伺服电动机PPT课件
2）磁场控制：通过改变励磁电压大小和方向来改变直 流伺服电动机的转速和转向。（信号加在励磁绕组两端）
采用电枢控制时，其机械特性方程为：
n=
Uc Ce
Ra CeCt 2
T
励磁绕组接与恒压直流电 源Uf上，流过恒定励磁电 流If，产生恒定磁通Φ，将 控制电压Uc加在电枢绕组 上来控制电枢电流Ic，进 而控制电磁转矩T杯型转子
2.工作原理
工作时，在励磁绕组上加单相交流
电Uf，在控制绕组上加控制信号电压 Uc，二者同频率，由于电流If和Ic在相 位上相差90°，它们产生的磁通Φf和 Φc在相位上也相差90°，于是在空间 产生一个两相旋转磁场。此时交流伺
服电动机的转子向某一个方向旋转。
当控制信号电压为零时，如果转子是
“伺服”的含义 Servomechanism “伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思。
伺服电机（servo motor ）又称执行电动机，在自动控 制系统中，它的转矩和转速受信号电压控制。当信号电压 的大小和相位发生变化时，电动机的转速和转动方向将非 常灵敏和准确地跟着变化。当信号消失时，转子能及时地 停转。
(2)转子的惯性小，即能实现迅速起动、停转。 (3)控制功率小，过载能力强，可靠性好。 (4)无“自转”现象，伺服电动机在控制电压消失后，应 立即停转；
伺服电动机典型生产厂家 德国西门子，产品外形有：
伺服电机
伺服电机驱动器
日本松下及安川，产品外形有：
松下交流伺服电机及驱动器
安川伺服电机驱动器
驱动器
复习
1．熟悉交流伺服电动机的结构、原理和特点。 2. 熟悉直流伺服电动机的结构、原理和特点。 3．掌握伺服电动机的维护方法。 4．了解伺服驱动器。
采用电枢控制时，其机械特性方程为：
n=
Uc Ce
Ra CeCt 2
T
励磁绕组接与恒压直流电 源Uf上，流过恒定励磁电 流If，产生恒定磁通Φ，将 控制电压Uc加在电枢绕组 上来控制电枢电流Ic，进 而控制电磁转矩T杯型转子
2.工作原理
工作时，在励磁绕组上加单相交流
电Uf，在控制绕组上加控制信号电压 Uc，二者同频率，由于电流If和Ic在相 位上相差90°，它们产生的磁通Φf和 Φc在相位上也相差90°，于是在空间 产生一个两相旋转磁场。此时交流伺
服电动机的转子向某一个方向旋转。
当控制信号电压为零时，如果转子是
“伺服”的含义 Servomechanism “伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思。
伺服电机（servo motor ）又称执行电动机，在自动控 制系统中，它的转矩和转速受信号电压控制。当信号电压 的大小和相位发生变化时，电动机的转速和转动方向将非 常灵敏和准确地跟着变化。当信号消失时，转子能及时地 停转。
(2)转子的惯性小，即能实现迅速起动、停转。 (3)控制功率小，过载能力强，可靠性好。 (4)无“自转”现象，伺服电动机在控制电压消失后，应 立即停转；
伺服电动机典型生产厂家 德国西门子，产品外形有：
伺服电机
伺服电机驱动器
日本松下及安川，产品外形有：
松下交流伺服电机及驱动器
安川伺服电机驱动器
驱动器
复习
1．熟悉交流伺服电动机的结构、原理和特点。 2. 熟悉直流伺服电动机的结构、原理和特点。 3．掌握伺服电动机的维护方法。 4．了解伺服驱动器。
伺服电机及其控制原理PPT课件
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执行环节
执行环节的作用是按控制信号的要求， 将输入的各种形式的能量转换成机械能， 驱动被控对象工作。
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CONFIDENTIAL NOT FOR DISTRIBUTION
10
被控对象
被控对象是指被控制的机构或装置，是 直接完成系统目的的主体。被控对象一 般包括传动系统、执行装置和负载。
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4
输入量
控制操作
输出量
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CONFIDENTIAL NOT FOR DISTRIBUTION
输入量
反馈环
控制操作
测量
5
输出量
5
1.2 伺服系统组成
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。
在实际的伺服控制系统中，上述每个环 节在硬件特征上并不成立，可能几个环 节在一个硬件中，如测速直流电机既是 执行元件又是检测元件。
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CONFIDENTIAL NOT FOR DISTRIBUTION
13
1.3 伺服系统分类
伺服系统可分为三类
开环伺服控制系统 半闭环伺服控制系统 闭环伺服控制系统
§3 伺服控制器 3.1 伺服控制器概述 3.2 伺服控制器原理 3.3 松下伺服控制器介绍 3.4 松下伺服控制器常用设置应用 3.5 松下伺服控制器故障分析和处理
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CONFIDENTIAL NOT FOR DISTRIBUTION
2
1.1 伺服概述
23伺服电机精品PPT课件
• 3、当Uc≠0时机械特 性在Ⅰ,Ⅲ象限 当Uc＝0时机械特性在 Ⅱ,Ⅳ象限
交流伺服电动机的电机机械及特机性床电器控制
n
o
T 不同控制电压下的机械特性曲线
n=f(T), U1=常数 在励磁电压不变的情况下，随着控制电压的 下降，特性曲线下移。在同一负载转矩作用时， 电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。
一些，气隙较小。
具有下垂的机械和线性的 调节特性，对控制信号的
响应快速。
一般直流伺 服系统
电枢铁心为光滑圆柱体，电 枢绕组用环氧树脂粘在电枢
铁心表面，气隙较大。
具有一般直流伺服电动机 的特点，而且转动惯量和 机电时间常数小，换向良
好。
需要快速动 作、功率较 大的直流伺 服系统。
SYK
电枢绕组用环氧树脂浇注成 杯型，置于内、外定子之间， 内、外定子分别用软磁材料
直流伺服电机输出功率一般为1-600W。
应用举例
电机及机床电器控制
种类
励磁方式 产品型号
机构特点
性能特点
适用范围
一般直流 伺服电动
机
无槽电枢 直流伺服 电动机
电磁 或
永磁
电磁 或
永磁
空心杯形 电枢直流 伺服电动
机
印刷绕组 直流伺服 电动机
永磁 永磁
无刷直流 伺服电动
机
永磁
SZ 或 SY
SWC
与普通直流电动机相同，但 电枢铁心长度与直径之比大
当Uc≠0时加强了一个方向的旋转磁场的强度使合 力矩变成了与转动方向相同的方向从而转动起来 Uc↑合力矩↑
当Uc相位改变180度时，加强了另一个方向的旋转 磁场，使转子反转。
电机及机床电器控制
• 所以: • 1、交流伺服电机的笼型转子采用电阻率很
交流伺服电动机的电机机械及特机性床电器控制
n
o
T 不同控制电压下的机械特性曲线
n=f(T), U1=常数 在励磁电压不变的情况下，随着控制电压的 下降，特性曲线下移。在同一负载转矩作用时， 电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。
一些，气隙较小。
具有下垂的机械和线性的 调节特性，对控制信号的
响应快速。
一般直流伺 服系统
电枢铁心为光滑圆柱体，电 枢绕组用环氧树脂粘在电枢
铁心表面，气隙较大。
具有一般直流伺服电动机 的特点，而且转动惯量和 机电时间常数小，换向良
好。
需要快速动 作、功率较 大的直流伺 服系统。
SYK
电枢绕组用环氧树脂浇注成 杯型，置于内、外定子之间， 内、外定子分别用软磁材料
直流伺服电机输出功率一般为1-600W。
应用举例
电机及机床电器控制
种类
励磁方式 产品型号
机构特点
性能特点
适用范围
一般直流 伺服电动
机
无槽电枢 直流伺服 电动机
电磁 或
永磁
电磁 或
永磁
空心杯形 电枢直流 伺服电动
机
印刷绕组 直流伺服 电动机
永磁 永磁
无刷直流 伺服电动
机
永磁
SZ 或 SY
SWC
与普通直流电动机相同，但 电枢铁心长度与直径之比大
当Uc≠0时加强了一个方向的旋转磁场的强度使合 力矩变成了与转动方向相同的方向从而转动起来 Uc↑合力矩↑
当Uc相位改变180度时，加强了另一个方向的旋转 磁场，使转子反转。
电机及机床电器控制
• 所以: • 1、交流伺服电机的笼型转子采用电阻率很
伺服电动机PPT课件
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伺服电动机
怎样消除“自转”现象？
.
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伺服电动机
当控制电压UC=0，只有励磁电压Uf时， 在单个绕组中通入交流电流产生的单相脉 动磁场可分为两个大小相等、方向相反的 旋转磁场，正向旋转磁场对转子产生拖动 转矩T+，反向旋转磁场对转子产生制动转 矩T－。当增大转子电阻，使sm≥1时，其合 成转矩T在电动机工作状态时成为负值，即 当控制电压消失后，处于单相运行的电动 机由于电磁转矩为制动性质。当电动机正 转时失去控制电压，产生的总转矩T为负 （0＜s＜ 1）；而反转时失去控制电压，
变，能在宽广的范围内连续调节。
(2)转子的惯性小，即能实现迅速起动、停转。
(3)控制功率小，过载能力强，可靠性好。
(4)无“自转”现象，伺服电动机在控制电压消失后，
应立即停转；
.
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伺服电动机
伺服电动机典型生产厂家 德国西门子，产品外形有：
伺服电机
伺服电机驱动器
.
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伺服电动机
日本松下及安川，产品外形有：
控制电机主要用于自动控制系统和计算装置中，着重于特 性的精度和对控制信号的快速响应等。
普通电机主要用于电力拖动系统中，用来完成机电能量的 转换，着重于启动和运转状态能力指标的要求。
.
3
伺服电动机
控制电机的特点
1.控制电机在自动控制系统和计算装置中作为执行元件、 检测元件和解算元件。
2.控制电机的输出功率较小，一般从数百豪瓦到数百瓦。
控制电机的应用
控制电机在现代工业自动控制系统、现代科学技术和军事 装备中是必不可少的重要设备。如在数控机床、火炮和雷达的 自动定位、飞机的自动驾驶以及医疗等方面都有广泛的应用。
伺服电动机PPT课件
❖速度控制关系的常数Pn300 ～ Pn308 对速度指令输入增益、软起 动的加、减速时间设定等速度控制关系的参数进行设定。
❖扭矩控制关系的常数Pn400 ～ Pn407 对扭矩指令输入增益、正反 转扭矩限制值的设定等扭矩控制关系的参数进行设定。
❖顺序关系的常数Pn500 ～ Pn510 对各种顺序信号输出条件的设定 和输入、输出信号的选择以及分配进行变更。
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位❖ 请置通控过用制户模常式数“( P设n2定00.为0”的P设n定00，0使.1指=令“脉1冲”)
形态与上级装置的输出形态相符． ❖ Un000 伺服电机的实际转速 ❖ Un007 指令脉冲的速度显示 ❖ Un008 位置偏移量 ❖ Pn202，Pn203 电子齿轮比 ❖ Pn201 PG 分频比设定 ❖ Pn000.1 功能选择基本开关：控制方式选择 ❖ Pn000.0 功能选择基本开关：旋转方向选择
工作时励磁绕组与交 流励磁电源相连 ，控U制k 绕组加控制信号电压 。
交流伺服电动机原理图
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转子:
转子的形式有两种: 笼式转子 空心杯转子
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笼式转子:其绕组由高电阻率的材料制成，绕组的电 阻较大，笼式转子结构简单，但其转动惯量较大。
空心杯转子:它由非磁性材料制成杯形，可看成是导 条数很多的笼式转子，其杯壁很薄，因而其电阻 值较大。 转子在内外定子之间的气隙中旋转，因空气 隙较大而需要较大的励磁电流。空心杯形转子的 转动惯量较小，响应迅速。
压消失后像一般单相异步电动机那样继续转动则出现失控现象我们把这种因失控而自行旋转的现象称为14为消除交流伺服电动机的自转现象必须加大转子电阻r这是因为当控制电压消失后伺服电动机处于单相运行状态若转子电阻很大使临界转差率s1这时合成转矩的方向与电机旋转方向相反是一个制动转矩这就保证了当控制电压消失后转子仍转动时电动机将被迅速制动而停下
伺服电机和驱动器
任务提要
变频器的使用
伺服电机结构及工 作原理
伺服电机驱动器的 使用
技能目标
正确连接电机和驱 动器
伺服电机的结构和 特点
4.1伺服电机和驱动器 4.2变频器 4.3三相交流异步电机和变频器连接
控制电压
角位移或角 速度
伺服主要靠脉冲来定位，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉 冲对应的角度，从而实现位移。伺服电机本身安装有编码器，能够 根据旋转角度发出脉冲，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出 对应数量的脉冲，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，形成闭环， 系统知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，以 实现精确的定位控制，精度甚至可以达到0.001mm。
监视模式
参数设置模式
EEPROM写入模式
辅助功能模式
按下SET按钮，首先进入监 视模式，此时按Mode按钮， 依次会进入参数设置模式、 EEPROM写入模式和辅助功 能模式。
EEPROM写入完成后，会有相应 的提示。
参数保存成功，无需关闭电源重启， 参数是立即生效。
参数保存成功，但需关闭电源重 启，参数在重启后生效。
参数保存错误，应检查是否存在 报警等错误，电源电压是否正常， 然后再重新设置参数。
(a) 错误显示格式
(b) 警告显示格式
伺服驱动器
伺服驱动器MADHT1507E共有7种 控制模式，即位置控制、速度控制、 制。
当驱动器的电源接通以后，前面板的显示部分. 当驱动器有故障时，前面板会反复显示报警信息.
伺服驱动器显示操作模式
伺服驱动器MADHT1507E显示操作共有四种模 式，分别是监视模式、参数设置模式、 EEPROM写入模式和辅助功能模式。
变频器的使用
伺服电机结构及工 作原理
伺服电机驱动器的 使用
技能目标
正确连接电机和驱 动器
伺服电机的结构和 特点
4.1伺服电机和驱动器 4.2变频器 4.3三相交流异步电机和变频器连接
控制电压
角位移或角 速度
伺服主要靠脉冲来定位，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉 冲对应的角度，从而实现位移。伺服电机本身安装有编码器，能够 根据旋转角度发出脉冲，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出 对应数量的脉冲，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，形成闭环， 系统知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，以 实现精确的定位控制，精度甚至可以达到0.001mm。
监视模式
参数设置模式
EEPROM写入模式
辅助功能模式
按下SET按钮，首先进入监 视模式，此时按Mode按钮， 依次会进入参数设置模式、 EEPROM写入模式和辅助功 能模式。
EEPROM写入完成后，会有相应 的提示。
参数保存成功，无需关闭电源重启， 参数是立即生效。
参数保存成功，但需关闭电源重 启，参数在重启后生效。
参数保存错误，应检查是否存在 报警等错误，电源电压是否正常， 然后再重新设置参数。
(a) 错误显示格式
(b) 警告显示格式
伺服驱动器
伺服驱动器MADHT1507E共有7种 控制模式，即位置控制、速度控制、 制。
当驱动器的电源接通以后，前面板的显示部分. 当驱动器有故障时，前面板会反复显示报警信息.
伺服驱动器显示操作模式
伺服驱动器MADHT1507E显示操作共有四种模 式，分别是监视模式、参数设置模式、 EEPROM写入模式和辅助功能模式。
交流永磁同步伺服电机及其驱动技术2013PPT课件
第12页/共72页
4.2 交流永磁同步电机磁场定向控制
力矩控制
• 由电机统一理论，电机的力矩 大小可表示为
T Fr Fs sin(r s )
• 如果能保证Fr与FFs s相Nis互垂直，则因转子磁势Fr为
常数，且 T Ktis
则
第13页/共72页
4.2 交流永磁同步电机磁场定向控制
问题可归结为： 1. 定子合成电流是一个时变量，如何把时变量
电流ia,ib采样 转子位置采样 计算电机实际速度 速度回路PI运算
clarck变换 Park变换
电流回路PI运算 Park逆变换 SVPWM算法
输出到逆变器 中断返回
4.2 交流永磁同步电机磁场定向控制
（d,q)坐标系的初始建立
β q
Fr
is
θ
nref
iqref PI
idref=0
d
nf
θ
速度、位置检测
4.2 交流永磁同步电机磁场定向控制
id, iq并不是真实的物理量，电机力矩的控制最终还是定子绕组电流ia,ib,ic或 定子绕组电压ua,ub,uc实现，
因此，必须将虚拟量变换回这些真实的物理量，这可通过如上 clarke、Park 变换的逆变换实现。
第22页/共72页
4.2 交流永磁同步电机磁场定向控制
• 由几何关系可得出空间矢量从（α,β)坐标系到 （d，q)坐标系的变换关系：
β
id i cos i sin q
iq
i
sin
i
cos
iβ
id iq
cos sin
sin i
cos
i
iq
第19页/共72页
is
id
4.2 交流永磁同步电机磁场定向控制
力矩控制
• 由电机统一理论，电机的力矩 大小可表示为
T Fr Fs sin(r s )
• 如果能保证Fr与FFs s相Nis互垂直，则因转子磁势Fr为
常数，且 T Ktis
则
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4.2 交流永磁同步电机磁场定向控制
问题可归结为： 1. 定子合成电流是一个时变量，如何把时变量
电流ia,ib采样 转子位置采样 计算电机实际速度 速度回路PI运算
clarck变换 Park变换
电流回路PI运算 Park逆变换 SVPWM算法
输出到逆变器 中断返回
4.2 交流永磁同步电机磁场定向控制
（d,q)坐标系的初始建立
β q
Fr
is
θ
nref
iqref PI
idref=0
d
nf
θ
速度、位置检测
4.2 交流永磁同步电机磁场定向控制
id, iq并不是真实的物理量，电机力矩的控制最终还是定子绕组电流ia,ib,ic或 定子绕组电压ua,ub,uc实现，
因此，必须将虚拟量变换回这些真实的物理量，这可通过如上 clarke、Park 变换的逆变换实现。
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4.2 交流永磁同步电机磁场定向控制
• 由几何关系可得出空间矢量从（α,β)坐标系到 （d，q)坐标系的变换关系：
β
id i cos i sin q
iq
i
sin
i
cos
iβ
id iq
cos sin
sin i
cos
i
iq
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is
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伺服电机教学PPT教学PPT学习教案
第15页/共42页
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
机械特性和调节特性
第16页/共42页
伺服电动机—4.交流永磁伺服系统
伺服控制技术基础
◇伺服控制技术中常遇到的概念 1）闭环控制和半闭环控制：位置指令表示要求伺服电动机驱动的机构所 期望的目标值，未知的实际值由位置传感器来检测。如果位置检测器能 直接检测出运动机构的位置，并把位置信息反馈到控制部分，控制电机 带动负载向目标位置移动，这样的闭环控制在工程上常称为全闭环控制 ；如果位置检测器安装在伺服电动机的轴上，通过检测电动机轴的角位 移，间接地反映出运动机械的实际位置，这种方式构成的闭环控制，通 常称为半闭环控制。 2）控制精度：输出量跟踪控制指令的过渡过程结束后进入稳态，在输出 量与控制指令间所具有的恒定偏差，就是控制精度的量度。 3）响应特性：系统跟踪指令的速度，一般称之为系统的响应。当系统的 响应很快时，系统的稳定性将变差，甚至可能产生震荡。
第11页/共42页
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
控制方式
2）相位控制：保 持控制电压的幅值 不变，通过调节控 制电压的相位，即 改变控制电压相对 励磁电压的相位角 ，实现对电机的控 制。
第12页/共42页
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
控制方式
3）幅值-相位控制（或称电 容控制）：将励磁绕组串联 电容C后，接到励磁电源上 ，调节控制电压的幅值来改 变电动机的转速时，由于转 子绕组的耦合作用，励磁回 路中的电流If也发生变化， 使Uf及Uca也随之改变。也 就是说，控制电压Uc和Uf 的大小及它们之间的相位角 也都跟着改变。是一种较常 用的控制方式。
第
交流永磁伺服系统的基本结构 交流永磁同步伺服系统主要由伺服控制单元、功率驱动单元、 通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结 构组成如下图所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度 控制器、转矩和电流控制器等等。
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
机械特性和调节特性
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伺服电动机—4.交流永磁伺服系统
伺服控制技术基础
◇伺服控制技术中常遇到的概念 1）闭环控制和半闭环控制：位置指令表示要求伺服电动机驱动的机构所 期望的目标值，未知的实际值由位置传感器来检测。如果位置检测器能 直接检测出运动机构的位置，并把位置信息反馈到控制部分，控制电机 带动负载向目标位置移动，这样的闭环控制在工程上常称为全闭环控制 ；如果位置检测器安装在伺服电动机的轴上，通过检测电动机轴的角位 移，间接地反映出运动机械的实际位置，这种方式构成的闭环控制，通 常称为半闭环控制。 2）控制精度：输出量跟踪控制指令的过渡过程结束后进入稳态，在输出 量与控制指令间所具有的恒定偏差，就是控制精度的量度。 3）响应特性：系统跟踪指令的速度，一般称之为系统的响应。当系统的 响应很快时，系统的稳定性将变差，甚至可能产生震荡。
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
控制方式
2）相位控制：保 持控制电压的幅值 不变，通过调节控 制电压的相位，即 改变控制电压相对 励磁电压的相位角 ，实现对电机的控 制。
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
控制方式
3）幅值-相位控制（或称电 容控制）：将励磁绕组串联 电容C后，接到励磁电源上 ，调节控制电压的幅值来改 变电动机的转速时，由于转 子绕组的耦合作用，励磁回 路中的电流If也发生变化， 使Uf及Uca也随之改变。也 就是说，控制电压Uc和Uf 的大小及它们之间的相位角 也都跟着改变。是一种较常 用的控制方式。
第
交流永磁伺服系统的基本结构 交流永磁同步伺服系统主要由伺服控制单元、功率驱动单元、 通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结 构组成如下图所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度 控制器、转矩和电流控制器等等。
交流伺服电机的工作原理PPT课件
第25页/共67页
下面以反应式步进电机为例说明步进电机的 结构和工作原理。
三相反应式步进电动机的原理结构图如下：
转子
IA
A
IC C
定子内圆周 定子 均匀分布着六个
磁极，磁极上有
励磁绕组，每两
个相对的绕组组
IB
成一相。采用Y B 连接，转子有四
个齿。
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1.工作原理 由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合，因
第7页/共67页
交流伺服电动机的特点：不仅要求它在静止状 态下，能服从控制信号的命令而转动，而且要求在 电动机运行时如果控制电压变为零，电动机立即停 转。
但如果交流伺服电动机的参数选择和一般单相 异步电动机相似，电动机一经转动，即使控制等于 零，电动机仍继续转动，电动机失去控制，这种现 象称为“自转”。
由机械特性可知：
n=f(T)曲线(U1=常数)
(1) 一定负载转矩下，当磁通不变时，U2 n。
(2) U2=0时，电机立即停转。 电动机反转：改变电枢电压的极性，电动机反转。
第14页/共67页
应用： 直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。通常
应用于功率稍大的系统中，如随动系统中的位置控 制等。
直流伺服电机输出功率一般为1-600W。
加在控制绕组上的控制电压大小变化时，其 产生的旋转磁场的椭圆度不同，从而产生的电磁 转矩也不同，从而改变电动机的转速。
交流伺服电动机n 的机械特性如图所示。
o
不同控制电压下的机械特性曲线
T
n=f(T), U1=常数
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在励磁电压不变的情况下，随着控制电压的 下降，特性曲线下移。在同一负载转矩作用时， 电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。
下面以反应式步进电机为例说明步进电机的 结构和工作原理。
三相反应式步进电动机的原理结构图如下：
转子
IA
A
IC C
定子内圆周 定子 均匀分布着六个
磁极，磁极上有
励磁绕组，每两
个相对的绕组组
IB
成一相。采用Y B 连接，转子有四
个齿。
第26页/共67页
1.工作原理 由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合，因
第7页/共67页
交流伺服电动机的特点：不仅要求它在静止状 态下，能服从控制信号的命令而转动，而且要求在 电动机运行时如果控制电压变为零，电动机立即停 转。
但如果交流伺服电动机的参数选择和一般单相 异步电动机相似，电动机一经转动，即使控制等于 零，电动机仍继续转动，电动机失去控制，这种现 象称为“自转”。
由机械特性可知：
n=f(T)曲线(U1=常数)
(1) 一定负载转矩下，当磁通不变时，U2 n。
(2) U2=0时，电机立即停转。 电动机反转：改变电枢电压的极性，电动机反转。
第14页/共67页
应用： 直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。通常
应用于功率稍大的系统中，如随动系统中的位置控 制等。
直流伺服电机输出功率一般为1-600W。
加在控制绕组上的控制电压大小变化时，其 产生的旋转磁场的椭圆度不同，从而产生的电磁 转矩也不同，从而改变电动机的转速。
交流伺服电动机n 的机械特性如图所示。
o
不同控制电压下的机械特性曲线
T
n=f(T), U1=常数
第11页/共67页
在励磁电压不变的情况下，随着控制电压的 下降，特性曲线下移。在同一负载转矩作用时， 电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。
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跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
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