伺服驱动与控制—伺服驱动共42页
《伺服控制系统》课件
伺服电机
作为伺服系统的驱动器， 根据控制信号，将电能转 化为机械能。
反馈装置
用于测量并反馈输出的位 置、速度和加速度信息。
控制器
接收反馈信息，并根据预 设的控制算法，输出控制 信号，调整伺服电机的运 行状态。
伺服电机的原理
1 电磁感应原理
利用电磁感应现象，将电能转化为机械能。
2 传感器反馈原理
通过传感器测量转子位置，实时反馈给控制器，实现闭环控制。
伺服控制系统在生产线、机器 人等工业自动化领域获得广泛 应用。
CNC加工
伺服控制系统在数控机床等 CNC加工设备中发挥重要作用。
运动控制
伺服控制系统广泛应用于运动 平台、舞台灯光等需要精确运 动控制的领域。
伺服控制系统的优势和劣势
优势
高精度控制、快速响应、稳定性好、适应性强、灵活可靠。
劣势
成本较高、对环境要求高、对参数调整要求高、故障排除较为复杂。
伺服控制系统的性能指标
1 位置误差
伺服控制系统位置控制 的偏差。
2 速度曲线
伺服控制系统输出速度 与时间的关系曲线。
3 加速度响应
伺服控制系统加速度变 化的能力。
3 电子调速原理
通过控制信号调整电机的转速，实现精确的位置和速度控制。
伺服控制系统的分类
位置控制系统
以精确的位置控制为目标， 广泛应用于工业自动化、机 器人等领域。
速度控制系统
以精确的速度控制为目标， 常用于纺织、包装等需要恒 定速度的应用。
力矩控制系统
以精确的力矩控制为目标， 适用于需要精确控制力矩的 应用，如模具加工。伺服控制系统与普通控来自系统的区别1 精度要求
伺服控制系统具有更高 的精度要求，能够实现 更精确的位置、速度和 力矩控制。
伺服电机与伺服控制系统原理全
伺服电机与伺服控制系统原理全伺服电机是一种能够在给定的位置和速度范围内精确控制旋转或线性运动的电机。
它通常由电机本体、编码器和伺服控制器组成。
伺服控制系统则是用来控制伺服电机运动的系统，包括传感器、运动控制器和执行器等。
一、伺服电机的原理伺服电机的主要原理是通过反馈控制来实现精确位置和速度的控制。
伺服电机的控制系统通常由三个主要组件组成，分别是电机本体、编码器和伺服控制器。
1.电机本体：伺服电机通常采用带有内部电脑的电机，可以通过传感器测量其位置和速度。
它具有高速、高精度和高效率等特点。
2.编码器：编码器是一种用来测量电机位置和速度的传感器。
它通常安装在电机的轴上，并通过光电、磁电或电容等方式来检测旋转的位置和速度。
3.伺服控制器：伺服控制器是控制伺服电机运动的关键组件，它接收由编码器测量的位置和速度信息，并根据预定的控制算法计算出驱动电机的控制信号。
控制信号通过控制电流或电压来控制电机转动。
二、伺服控制系统的原理伺服控制系统的主要原理是通过对伺服电机进行闭环控制来实现运动的精确控制。
闭环控制系统由传感器、运动控制器和执行器组成。
1.传感器：传感器用于测量伺服电机的位置和速度，反馈给运动控制器。
传感器通常是编码器，通过检测电机的位置和速度来提供准确的反馈信号。
2.运动控制器：运动控制器接收传感器的反馈信号，并根据控制算法计算出控制信号。
控制信号传输给执行器驱动，以实现对伺服电机位置和速度的控制。
3.执行器：执行器是伺服电机的驱动器，它接收来自运动控制器的控制信号，并转化为适当的驱动电流或电压，以驱动电机转动。
伺服控制系统的工作原理是不断比较期望位置和实际位置之间的差距，并调整控制信号，使得它们尽可能接近。
控制器根据编码器反馈的位置和速度信息，计算出一个修正量，并将其与设定值进行对比。
然后，该修正值将被发送到执行器，以调整电机的转动。
由于伺服电机采用了闭环控制，可以有效地解决电机在负载变化、摩擦和惯性等方面的不确定性。
第五章 伺服驱动系统PPT课件
（二） 步进电动机的工作原理
1. 反应式步进电动机 可变磁阻式/VR步进电动机
（1）反应式步进电动机的结构
（2）反应式步进电动机的工作原理 磁力线具有力图沿磁阻最小路径通过的特点，从而产生反应力
交流(AC)伺服系统向全数字化方向发展：电流环、 速度环和位置环的 反馈控制全部数字化，全部伺服的控 制模型和动态补偿均由高速微处理器及其软件进行实时处 理；采用前馈与反馈结合的复合控制。
4、按控制对象和使用目的的不同：进给、主轴和辅助伺服系统。
进给伺服系统：用于控制机床各坐标轴的切削进给运动，是一 种精密的位置跟踪、定位系统：速度控制和位置控制
e= es + ec =kUmcos(ωt + θ) =kUmcos(ωt + x ·2π/ W)
通过鉴别定尺输出的感应电势的相位，即可测量定尺和滑尺之 间的相对位置。
感应同步器的鉴相方式用在相位比较伺服系统中
2、鉴幅方式 根据定尺感应输出的感应电势的振幅变化来检测 位移量的一种工作方式。
滑尺上的正弦、余弦励磁绕组提供同频率、同相位、幅值不同 的交流电压，即
检测装置的精度指标：系统精度（在一定长度或转角内测量积 累误差的最大值）和系统分辨率（测量元件所能正确检测的最小位 移量）
位置检测装置分类
数字式
增量式
绝对式
回转型 增量式光点脉冲编 绝对式光点脉
码器、圆光栅
冲编码器
直线型 计量光栅、激光干 编码尺、多通道
涉仪
透射光栅
模拟式
增量式
绝对式
旋转变压器、圆形感 多极旋转变压器、三 应同步器、圆形磁尺 速圆形感应同步器
《数控机床伺服驱动》课件
01
开环控制
控制器只发出控制指令，不接收反馈信号，通过机械传动装置直接控制被控制量。
02
半闭环控制
控制器接收部分反馈信号，通过机械传动装置间接控制被控制量。
03
CHAPTER
数控机床伺服驱动系统的硬件结构
01
伺服驱动器是数控机床伺服系统的核心部件，负责接收来自数控系统的指令，并将其转换为电机可以理解的信号。
1
2
3
确保硬件电路连接正确，无短路、断路等问题。
硬件调试
通过调试工具对软件进行调试，确保软件功能正常。
软件调试
根据实际应用需求，对系统进行优化，提高系统性能和稳定性。
系统优化
05
CHAPTER
数控机床伺服驱动系统的应用与案例分析
用于加工汽车零部件，提高加工精度和效率。
汽车制造
用于加工飞机零部件，要求高精度和高可靠性。
《数控机床伺服驱动》ppt课件
目录
数控机床伺服驱动系统概述数控机床伺服驱动系统的原理数控机床伺服驱动系统的硬件结构数控机床伺服驱动系统的软件实现数控机床伺服驱动系统的应用与案例分析
01
CHAPTER
数控机床伺服驱动系统概述
总结词
基本概念与构成
详细描述
伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分，负责将数控装置发出的指令信号转换为机床执行机构的位移、速度和加速度，以实现对加工过程的精确控制。伺服驱动系统主要由伺服电机、伺服控制器和反馈装置三部分组成。
分类与特性
总结词
根据使用的电机类型和调节方式的不同，伺服驱动系统可分为直流伺服驱动系统和交流伺服驱动系统两大类。直流伺服驱动系统具有调速范围宽、动态响应快、定位精度高等特点，但维护较为复杂。交流伺服驱动系统具有结构简单、可靠性高、节能环保等优点，已成为主流。
伺服电机与伺服控制系统原理全演示文稿
U
脉宽
脉宽
脉宽
脉宽
周期不变 周期不变
平均直流电压
ωt
第38页，共47页。
7.3 直流伺服电机及其速度控制
U
Ia +
U T Ton
主要内容
Ea
t
VD
Ua
M
Ea
Ia
t
-
直流电机电压的平均值:
T—脉冲周期，
t
UaT 1 0TEaTTonEa
控制 回路
电流环：电流调节，作用：系统快速性、稳定性改善。
触发脉冲发生器：产生移相脉冲，使可控硅触发角前移或 后移。
主回路：可控硅整流放大器：整流、放大、驱动，使电机转动。
第33页，共47页。
7.3 直流伺服电机及其速度控制
主回路由大功率晶闸管构成的三相全控桥式反并接可逆电路，分 成二大部分（ Ⅰ和 Ⅱ ），每部分内按三相桥式连接，二组反并 接，分别实现正转 和反转。
i ——电枢电流
a
i f ——励磁电流
R a ——电枢电路的电阻
R f ——励磁回路的电阻
L a ——电枢回路的自感系数
L f ——励磁回路的自感系数
——电动机的机械角速度
第16页，共47页。
2. 机械系统的转矩平衡方程
Te
T2
T0
J
d
dt
T e ——电磁转矩 T 2 ——负载转矩
T 0 ——空载损耗转矩
与晶闸管调速系统比较，速度调节器和电流调节
器原理一样。不同的是脉宽调制器和功率放大器。
第41页，共47页。
7.3 直流伺服电机及其速度控制 脉宽调制器
伺服控制器原理及应用课件
可能是由于电源故障、控制信号丢失或内部 组件故障等原因。
控制器运行不稳定
可能是由于机械系统振动、控制参数设置不 当或电气噪声干扰等原因。
控制器定位精度不高
可能是由于编码器故障、传动系统误差或参 数调整不当等原因。
控制器响应速度慢
可能是由于控制算法过于复杂、系统参数设 置不当或负载惯量过大等原因。
智能化
伺服控制器正不断集成智能化功能，如自适应控制、预测控制等， 以提升系统的自适应性和稳定性。
集成化
伺服控制器正趋向于与其他工业自动化设备集成，形成更高效、一 体化的控制系统。
伺服控制器应用领域展望
智能制造
伺服控制器将在智能制造领域发挥重要作用，提升制造过程的自 动化和智能化水平。
新能源
伺服控制器在新能源领域，如风能、太阳能等领域的应用将进一 步拓展。
总结词
伺服控制器可以根据不同的分类标准进行分类，如按 照电机类型、输入信号类型、控制方式等。不同类型 的伺服控制器具有不同的特点和应用场景。
详细描述
伺服控制器可以根据电机类型分为直流伺服控制器和 交流伺服控制器，也可以根据输入信号类型分为模拟 伺服控制器和数字伺服控制器。此外，按照控制方式 的不同，伺服控制器可以分为开环控制和闭环控制两 种类型。不同类型的伺服控制器具有不同的特点和应 用场景，如直流伺服控制器适用于需要快速响应的场 合，而交流伺服控制器适用于需要高精度控制的场合。
02
03
对控制器内部散热风扇 进行清洁，确保散热良好。
检查电缆连接是否牢固， 避免因振动导致松动或 断线。
04
对控制器进行周期性维 护保养，包括润滑传动 部件、清洁电气元件等。
伺服控制器的发展趋势与 展望
伺服电机与伺服控制系统原理全
伺服电机与伺服控制系统原理全伺服电机是一种能够精确控制位置、速度和加速度的电机。
它包括三个基本部分：电机本体、传感器和控制器。
伺服电机广泛应用于工业自动化、机器人、数控机床、医疗设备等领域。
首先，从电机原理来看，伺服电机通常采用感应电动机（如交流伺服电机）和永磁电动机（如直流伺服电机）。
这些电机的基本原理都是通过电磁感应产生转矩。
在感应电动机中，定子绕组接通交流电，激励产生旋转磁场，转子感应电动势，并在磁场作用下旋转。
在永磁电动机中，通过外部直流电源提供磁场，转子内部的永磁体和固定的定子产生磁场作用力，从而实现转动。
其次，伺服控制系统原理是指通过控制器对伺服电机的位置、速度和加速度进行实时调整，以满足特定工作需求。
伺服控制系统包括传感器、控制器和执行机构。
传感器用于测量电机的位置、速度和加速度等信息，并通过反馈回传给控制器。
控制器根据测量值与预设值的差异，计算出所需的控制信号，并通过执行机构（如电流控制器、PWM控制器等）将信号反馈给伺服电机，使电机的转动根据预设要求进行调整。
伺服控制系统的实现需要控制器具备多种功能，如位置环、速度环和加速度环等。
在位置环中，控制器通过与传感器得到的位置信息进行比较，计算出误差，并通过PID控制算法输出控制信号，使电机位置达到预设值。
在速度环中，控制器根据传感器测量的速度与预设速度之间的误差，输出控制信号以调整电机转动速度。
而在加速度环中，控制器根据测量的加速度信息与预设加速度之间的差异，输出控制信号以调整电机的加速度。
通过这样的控制策略，伺服电机能够高精度、高稳定地完成特定的工作任务。
此外，伺服电机还可以通过外部输入（如脉冲信号或模拟信号）实现远程控制，从而满足不同应用场景下的需求。
例如，在数控机床中，通过通过计算机发送的脉冲信号，可以实现对电机的位置精确控制。
综上所述，伺服电机通过将电机原理与伺服控制系统原理相结合，能够实现高精度、高稳定的位置、速度和加速度控制。
伺服电机和伺服驱动器的使用介绍
伺服电机和伺服驱动器的使用介绍一、伺服电机的定义和工作原理伺服电机是一种主动式电机，其运动状态由外部反馈信号控制，以实现精确的位置、速度和力矩控制。
伺服电机通常由电机、编码器、控制电路和电源组成。
伺服电机的工作原理基于闭环控制系统。
在该系统中，控制器接收输入信号（期望位置、速度或力矩），然后与反馈传感器（编码器）的输出信号进行比较，并计算误差信号。
控制器根据误差信号调整电机的控制信号，以实现期望的动作。
通过不断地反馈和调整，伺服电机可以在稳态中准确地跟踪给定的运动指令。
二、伺服驱动器的定义和工作原理伺服驱动器是一种电子设备，用于将控制信号转换为电机运动的实际驱动信号。
伺服驱动器通常由控制电路、功率放大器、电源和接口电路组成。
伺服驱动器的工作原理基于控制电路和功率器件的协作。
控制电路接收来自控制器的信号，并进行放大和滤波等处理。
然后，放大后的信号被传递给功率放大器，该放大器将信号转换为电机能够接受的电压或电流信号。
最后，通过接口电路将电机信号输出到伺服电机，从而控制电机的运动。
三、伺服电机和伺服驱动器的特点1.高精度：伺服电机和驱动器通常具有高精度的位置和速度控制能力，可在微米级或亚微米级的精度范围内操作。
2.快速响应：伺服系统的动态响应时间短，可以快速准确地响应外部指令，并实现快速的位置和速度变化。
3.高可靠性：伺服电机和驱动器通常采用高质量的电子元件和工艺，以确保其长时间的稳定运行和可靠性。
4.广泛应用：伺服系统广泛应用于工业自动化控制、机器人技术、数控机床、医疗设备、航天航空等领域。
四、伺服电机和伺服驱动器的应用领域1.机床行业：伺服电机和伺服驱动器在机床行业中广泛应用，用于实现高精度的位置和速度控制，提高加工精度和效率。
2.自动化生产线：伺服系统在自动化生产线中用于控制输送带、机械臂等设备的位置和速度，实现准确定位和快速运动。
3.包装设备：伺服电机和驱动器可用于控制包装设备的定位、旋转和速度，实现高精度的封装和包装。
伺服电机教学PPT教学PPT学习教案
2）传感器：为了对转子磁极定向，首先必须有转子位置检测器，以此为依据实现矢量控制；为了检测电机的实际运行速度，通常需加装速度传感器，它和位置传感器一起安装在电机的非负载端。实际上，检测电机的转子旋转速度、磁极位置和系统的闭环的位置这三种信号可由一个编码器或一个旋转变压器来完成。
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
◇特点：异步伺服电动机与普通异步电动机的重要区别之一是——转子电阻大。其目的是：1）为了增大异步伺服电动机的调速范围并满足机械特性更接近于线性的要求。2）防止出现“自转”现象。
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
防止出现“自转”现象0 00
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
4）双相控制：励磁绕组与控制绕组间的相位差固定为90度电角度，而励磁绕组电压的幅值随控制电压的改变而同样改变。也就是说，不论控制电压的大小如何，伺服电机始终在圆形旋转磁场下工作，获得的输出功率和效率最大。
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
第11页/共42页
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
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
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。
伺服电机和伺服驱动器的使用介绍
伺服电机和伺服驱动器的使用介绍首先，我们来介绍一下伺服电机。
伺服电机是一种能够根据输入的指令精确控制运动位置、速度和加速度的电动机。
它通常由电动机、编码器和控制器三部分组成。
电动机负责提供动力，编码器用于测量电机当前的位置和速度，控制器通过对电动机施加适当的电压和电流来控制电机的运动。
伺服电机的主要优点是精确控制运动，并且具有高速度和高加速度。
它可以根据需要快速响应，并且能够实现较高的定位精度。
这使得它在需要精准控制运动的应用中非常有用，如机床、焊接机器人、自动包装机等。
接下来，我们来介绍一下伺服驱动器。
伺服驱动器是将输入信号转换为电压和电流输出，并根据控制算法调整输出信号，从而控制伺服电机的设备。
它是控制伺服电机运动的重要组成部分。
伺服驱动器的主要功能是根据控制信号调整电机的速度和位置。
它可以接收来自外部控制器的运动指令，并根据指令计算出适当的电压和电流输出。
此外，伺服驱动器还会监测电机的运动状态，并根据实际情况动态调整控制信号，以确保电机运行的稳定性和准确性。
伺服驱动器有多种类型，例如速度控制驱动器、位置控制驱动器和力矩控制驱动器等。
每种类型的驱动器都有不同的特点和适用范围。
选择适当的驱动器类型取决于具体的应用需求。
在实际使用中，伺服电机和伺服驱动器通常是配套使用的。
用户需要根据具体应用需求选择合适的伺服电机和伺服驱动器，并进行正确的连接和设置。
在连接时，用户需要将电机与驱动器进行正确的物理连接，并连接控制信号和电源。
在设置时，用户需要通过调整驱动器的参数来适应特定的应用需求。
总结起来，伺服电机和伺服驱动器是一种精确控制运动的组合。
伺服电机负责提供动力和测量运动状态，而伺服驱动器负责将输入信号转换为电压和电流输出，并根据控制算法调整输出信号。
它们的联合使用可以实现高精度、高速度和高可靠性的运动控制。