伺服控制系统

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伺服控制系统的4种控制方式

伺服控制系统的4种控制方式

伺服控制系统的4种控制方式导语:伺服控制系统的3种控制方式,速度控制和转矩控制,位置控制。

伺服控制系统的3种控制方式,速度控制和转矩控制,位置控制基础知识一、伺服系统组成(自上而下)控制器:plc,变频器,运动控制卡等其他控制设备,也称为上位机;伺服驱动器:沟通上位机和伺服电机,作用类似于变频器作用于普通交流马达。

伺服电机:执行设备,接受来自驱动器的控制信号;机械设备:将伺服电机的圆周运动(或直线电机的直线运动)转换成所需要的运动形式;各类传感器和继电器:检测工业控制环境下的各种信号送给上位机或驱动器做为某些动作的判断标准。

二、伺服控制方式三种控制方式:速度控制方式,转矩控制方式,位置控制方式。

速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的,位置控制是通过发脉冲来控制的。

▶如果您对电机的速度、位置都没有要求,只要输出一个恒转矩,当然是用转矩模式。

▶如果对位置和速度有一定的精度要求,而对实时转矩不是很关心,用速度或位置模式比较好。

▶如果上位控制器有比较好的闭环控制功能,用速度控制效果会好一点。

▶如果本身要求不是很高,或者基本没有实时性的要求,用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。

就伺服驱动器的响应速度来看,转矩模式运算量最小,驱动器对控制信号的响应最快;位置模式运算量最大,驱动器对控制信号的响应最慢。

对运动中的动态性能有比较高的要求时,需要实时对电机进行调整。

如果控制器本身的运算速度很慢(比如PLC,或低端运动控制器),就用位置方式控制。

如果控制器运算速度比较快,可以用速度方式,把位置环从驱动器移到控制器上,减少驱动器的工作量,提高效率;如果有更好的上位控制器,还可以用转矩方式控制,把速度环也从驱动器上移开,这一般只是高端专用控制器才能这么做。

一般说驱动器控制的好坏,有个比较直观的比较方式,叫响应带宽。

当转矩控制或速度控制时,通过脉冲发生器给它一个方波信号,使电机不断的正转、反转,不断的调高频率,示波器上显示的是个扫频信号,当包络线的顶点到达最高值的70.7%时,表示已经失步,此时频率的高低,就能说明控制的好坏了,一般电流环能做到1000HZ 以上,而速度环只能做到几十赫兹。

位置控制伺服系统

位置控制伺服系统

位置控制伺服系统位置控制伺服系统是一种能够实现精确控制位置和速度的系统。

它的主要应用领域包括工业自动化、机器人技术、军工、医疗、航空航天等诸多领域。

本文将从位置控制伺服系统的原理、组成部分、应用特点等方面进行详细介绍。

一、位置控制伺服系统的原理位置控制伺服系统的原理基于反馈控制原理。

系统通过测量实际位置和期望位置之间的偏差,计算出伺服电机需要的控制信号来控制电机运动。

当实际位置接近期望位置时,控制信号会逐渐减小,并维持在稳态误差内。

因此,位置控制伺服系统可以实现高精度运动和定位。

二、位置控制伺服系统的组成部分位置控制伺服系统主要由伺服电机、编码器、控制器、传感器和执行器组成。

1. 伺服电机:伺服电机是位置控制伺服系统中最关键的部分。

它的特点是输出转矩稳定、响应速度快、精度高。

伺服电机一般包括电机本体、减速器和编码器。

2. 编码器:编码器是位置控制伺服系统中用于测量电机转角和速度的传感器。

编码器主要包括绝对编码器和增量编码器。

绝对编码器可以直接读取电机转角信息,无需进行零点复位,精度高。

增量编码器则需要进行零位标定。

3. 控制器:控制器是位置控制伺服系统中用于计算控制信号的核心部件。

控制器通常使用数字信号处理器(DSP)或单片机来实现。

控制器的任务是测量实际位置和期望位置之间的偏差,并通过控制算法计算出相应的控制信号来控制电机运动。

4. 传感器:传感器是位置控制伺服系统中用于测量机器人位置、速度、加速度等物理量的设备。

传感器主要包括陀螺仪、加速度计、惯性测量单元等。

5. 执行器:执行器是位置控制伺服系统中用于控制机器人运动的部件。

执行器主要包括液压马达、液压振动器、电动马达等。

三、位置控制伺服系统的应用特点位置控制伺服系统具有以下特点:1. 高精度:位置控制伺服系统可以实现高精度运动和定位,形成无人值守自动化生产线。

2. 高效率:位置控制伺服系统可以根据实际负载情况调整电机输出转矩,从而达到高效率的运转。

伺服控制系统

伺服控制系统

第四章伺服控制系统内容提要第一节概述第二节伺服系统的驱动元件第三节位置控制系统第四节伺服系统的特性对数控机床加工精度的影响第一节概述●伺服系统的概念●数控机床对伺服系统的要求伺服系统的概念伺服系统是一种反馈控制系统,以指令脉冲为输入给定值,与输出量进行比较,利用偏差值对系统进行自动调节,以消除误差,使输出量紧密跟踪给定值•伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反馈环节等组成•伺服系统的性能直接关系到数控机床执行部件的静态和动态特性、工作精度、负载能力、响应快慢和稳定程度等•进给系统的作用在于保证切削过程能够继续进行,不能控制执行件的位移和轨迹;伺服系统将指令信息加以转换和放大,不仅能控制执行件的速度、方向,而且能精确控制其位置,以及几个执行件按一定的运动规律合成的轨迹数控机床对伺服系统的要求●调速范围宽调速范围是指最高进给速度和最低进给速度之比。

由于加工所用的刀具、被加工零件材质以及零件加工要求的变化范围很广,为了保证在所有加工情况下都能得到最佳的切削条件和加工质量,要求有很大的同时要求在调速范围内,速度均匀、稳定,低速时无爬行,在零速时伺服电机处于电磁锁住状态,以保证定位精度不变●精度高数控机床是按预定的程序自动进行加工的,不可能像普通机床那样用手动操作来调整和补偿各种因素对加工精度的影响,故要求数控机床的实际位移和指令位移之差要小●响应快要求伺服系统跟踪指令信号的响应要快,即灵敏程度要高,达到最大稳定速度的时间要短,这种过渡一般都在200ms以内,甚至几十毫秒响应的快慢反映了系统跟踪精度的高低,且直接影响轮廓加工精度的高低和加工表面质量的好坏●低速大扭矩数控机床的进给系统常在相对较低的速度下进行切削,故要求伺服系统能够输出大的转矩。

普通加工直径为400mm的车床,纵向和横向的驱动力矩都在10Nm以上为了输出大的扭矩,数控机床的进给传动链应尽量短,传动的摩擦系数尽量小,并减少间隙,提高刚度,减少惯量,提高效率第二节伺服系统的驱动元件 驱动元件(伺服电机)是伺服系统的关键部件,它接受控制系统发来的进给指令信号,并将其转变为角位移或直线位移,以驱动数控机床的进给部件实现所要求的运动对伺服驱动元件的要求●这种运动要能进、能退、能快、能慢,既精确又灵敏。

伺服控制系统

伺服控制系统

第一章伺服系统概述伺服系统是以机械参数为控制对象的自动控制系统。

在伺服系统中,输出量能够自动、快速、准确地跟随输入量的变化,因此又称之为随动系统或自动跟踪系统。

机械参数主要包括位移、角度、力、转矩、速度和加速度。

近年来,随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、材料技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步提高,伺服技术已迎来了新的发展机遇,伺服系统由传统的步进伺服、直流伺服发展到以永磁同步电机、感应电机为伺服电机的新一代交流伺服系统。

目前,伺服控制系统不仅在工农业生产以及日常生活中得到了广泛的应用,而且在许多高科技领域,如激光加工、机器人、数控机床、大规模集成电路制造、办公自动化设备、卫星姿态控制、雷达和各种军用武器随动系统、柔性制造系统以及自动化生产线等领域中的应用也迅速发展。

1.1伺服系统的基本概念1.1.1伺服系统的定义“伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作,即控制信号到来之前,被控对象时静止不动的;接收到控制信号后,被控对象则按要求动作;控制信号消失之后,被控对象应自行停止。

伺服系统的主要任务是按照控制命令要求,对信号进行变换、调控和功率放大等处理,使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵活方便的控制。

1.1.2伺服系统的组成伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。

它由检测部分、误差放大部分、部分及被控对象组成。

1.1.3伺服系统性能的基本要求1)精度高。

伺服系统的精度是指输出量能复现出输入量的精确程度。

2)稳定性好。

稳定是指系统在给定输入或外界干扰的作用下,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。

3)快速响应。

响应速度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。

5)低速大转矩。

在伺服控制系统中,通常要求在低速时为恒转矩控制,电机能够提供较大的输出转矩;在高速时为恒功率控制,具有足够大的输出功率。

伺服控制系统课程设计

伺服控制系统课程设计

伺服控制系统课程设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握伺服控制系统的基本原理、组成和应用,能够分析简单的伺服控制系统,并具备初步的设计和调试能力。

具体目标如下:1.知识目标:(1)了解伺服控制系统的定义、分类和基本原理;(2)掌握伺服控制系统的组成及其作用;(3)熟悉伺服控制系统的应用领域。

2.技能目标:(1)能够分析简单的伺服控制系统;(2)具备伺服控制系统的设计和调试能力;(3)学会使用相关仪器仪表和软件进行伺服控制系统的分析和设计。

3.情感态度价值观目标:(1)培养学生的创新意识和团队合作精神;(2)增强学生对自动化领域的兴趣和责任感;(3)提高学生解决实际问题的能力。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分:1.伺服控制系统的定义、分类和基本原理;2.伺服控制系统的组成及其作用;3.伺服控制系统的应用领域;4.伺服控制系统的设计和调试方法;5.相关仪器仪表和软件的使用。

三、教学方法为了达到本节课的教学目标,将采用以下教学方法:1.讲授法:讲解伺服控制系统的基本原理、组成和应用;2.讨论法:引导学生讨论伺服控制系统的设计和调试方法;3.案例分析法:分析具体的伺服控制系统实例,加深学生对知识的理解;4.实验法:让学生动手进行伺服控制系统的设计和调试,提高实际操作能力。

四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法,将准备以下教学资源:1.教材:伺服控制系统相关教材;2.参考书:介绍伺服控制系统的相关书籍;3.多媒体资料:课件、视频、图片等;4.实验设备:伺服控制系统实验装置;5.软件:伺服控制系统分析和设计软件。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果,将采用以下评估方式:1.平时表现:通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况,了解学生的学习状态;2.作业:布置与课程内容相关的作业,检查学生对知识的理解和应用能力;3.考试:定期进行考试,检验学生对课程知识的掌握程度;4.实验报告:评估学生在实验过程中的操作能力和分析问题的能力;5.小组项目:评估学生在团队合作中的表现以及对知识的综合运用能力。

伺服系统控制方法

伺服系统控制方法

伺服系统是一种常见的控制系统,用于精确控制机械运动。

以下是一些伺服系统的控制方法:
1.PID控制:PID控制是一种常用的控制方法,通过综合考虑系统的输入、
输出和误差来调整系统的控制输出,以实现系统的稳定和精确控制。

2.PI控制:PI控制是PID控制的一种简化形式,只考虑系统的误差,不考
虑系统的输入和输出。

3.PD控制:PD控制是PID控制的另一种简化形式,只考虑系统的误差和输
入。

4.P控制:P控制只考虑系统的误差,不考虑系统的输入和输出。

5.Fuzzy控制:Fuzzy控制是一种模糊逻辑控制方法,通过使用模糊逻辑来
处理不精确或不确定的信息,以实现系统的控制。

6.Neural network控制:Neural network控制是一种基于神经网络的控制
方法,通过使用神经网络来模拟系统的行为,并使用反向传播算法来训练网络,以实现系统的控制。

这些控制方法可以用于不同类型的伺服系统,以实现系统的精确控制和稳定性。

伺服控制系统设计

伺服控制系统设计

Wop (s)
s(Ts s
K 1)(T2 s
1)
3.2 单闭环位置伺服系统
伺服系统旳闭环传递函数
W cl
(s)
TsT2 s 3
(Ts
K T2 )s2
s
K
闭环传递函数旳特性方程式
TsT2s3 (Ts T2 )s2 s K 0
3.2 单闭环位置伺服系统
用Routh稳定判据,为保证系统稳定,
须使
K
Ts T2 TsT2
单位置环伺服系统开环传递函数对数幅频特性
3.3 双闭环伺服系统
在电流闭环控制旳基础上,设计位置 调整器,构成位置伺服系统,位置调整 器旳输出限幅是电流旳最大值。 以直流伺服系统为例,对于交流伺服 系统也合用,只须对伺服电动机和驱动 装置应作对应旳改动。
3.3 双闭环伺服系统
Tm
R J CT Ce
Tl
La R
3.2 单闭环位置伺服系统
驱动器
电机
直流伺服系统控制对象构造图
采用PD调整器,其传递函数为
减速器
WAPR (s) WPD (s) K p (1 d s)
3.2 单闭环位置伺服系统
伺服系统开环传递函数
Wop (s)
s(Ts s
K ( d s 1)
1)(TmTl s2 Tms
3.5 复合控制旳伺服系统
前馈控制器旳传递函数选为
G(s) 1 W2 (s)
得到
m (s) 1
* m
(
s)
3.5 复合控制旳伺服系统
理想旳复合控制随动系统旳输出量可以完 全复现给定输入量,其稳态和动态旳给定误 差都为零。 系统对给定输入实现了“完全不变性” 。 需要引入输入信号旳各阶导数作为前馈控 制信号,但同步会引入高频干扰信号,严重 时将破坏系统旳稳定性,这时不得不再加上 滤波环节。

伺服系统的控制方式

伺服系统的控制方式

伺服系统的控制方式伺服系统是一种用来控制和驱动机械设备的系统,广泛应用于工业生产和自动化领域。

伺服系统的控制方式在不同的应用场景中有所差异,下面将介绍几种常见的伺服系统控制方式。

一、位置控制方式位置控制是伺服系统最基本的控制方式之一,通过控制伺服电机的输出位置来实现对机械系统的控制。

该控制方式常用于要求精确定位的场景,如机床加工、印刷机械等。

在位置控制方式下,控制系统会将目标位置与实际位置进行比较,然后通过调整电机的输出来减小误差。

通过控制伺服电机的运动速度和加速度,可以实现精确的位置控制。

二、速度控制方式速度控制是伺服系统另一种常见的控制方式,通过控制伺服电机的输出速度来实现对机械系统的控制。

该控制方式常用于需要保持匀速运动的场景,如输送带、风机等。

在速度控制方式下,控制系统会将目标速度与实际速度进行比较,然后通过调整电机的输出来减小误差。

通过控制伺服电机的加速度和减速度,可以实现平稳的速度控制。

三、力控制方式力控制是伺服系统的一种高级控制方式,通过控制伺服电机的输出力来实现对机械系统的控制。

该控制方式常用于需要精确控制力的场景,如装配机械、机器人等。

在力控制方式下,控制系统会将目标力与实际力进行比较,然后通过调整电机的输出来减小误差。

通过控制伺服电机的力矩和力度,可以实现精确的力控制。

四、扭矩控制方式扭矩控制是伺服系统的另一种高级控制方式,通过控制伺服电机的输出扭矩来实现对机械系统的控制。

该控制方式常用于需要精确控制扭矩的场景,如卷绕机械、起重机等。

在扭矩控制方式下,控制系统会将目标扭矩与实际扭矩进行比较,然后通过调整电机的输出来减小误差。

通过控制伺服电机的电流和电压,可以实现精确的扭矩控制。

综上所述,伺服系统的控制方式包括位置控制、速度控制、力控制和扭矩控制。

不同的控制方式适用于不同的应用场景,可以根据具体需求选择合适的控制方式。

通过科学合理的伺服系统控制方式,可以实现对机械设备的高效、精确控制,提高生产效率和产品质量。

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交流伺服运动控制系统班级电气5班学号 2015345姓名李宏阳1.引言随着社会的发展,伺服控制系统在现代社会的作用就越来越大,运用范围也越来越广。

从最开始的主要运用与军事方面到工业的方方面面都离不开伺服控制系统。

伺服系统最初是用于船舶的自动驾驶、火炮控制和指挥仪中,后来逐渐推广到很多领域,特别是自动车床、天线位置控制、导弹和飞船的制导等。

伺服控制系统在整个社会发展中的地位越来越重要,我们主要可以去了解控制策略、控制方法、系统设计(包括交直流伺服、数控、视觉伺服、液压伺服、.气动伺服、机器人伺服等系统)、伺服电动机(包括永磁同步电机、步进电机、直线电机、开关磁阻电机等电机的设计、新原理、新材料、新结构和电机磁场与性能分析及软件分析平台)、伺服控制前沿技术、行业信息、应用案例、伺服器件、传感器、工业通信、新产品等关于伺服控制系统的知识。

2.伺服运动控制系统简介2.1概念用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统称为伺服控制系统。

又称随动系统。

在很多情况下,伺服系统专指被控制量(系统的输出量)是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统,其作用是使输出的机械位移(或转角)准确地跟踪输入的位移(或转角)。

伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。

2.2指标要求(1)系统精度要高伺服系统精度指的是输出量复现输入信号要求的精确程度,以误差的形式表现,可概括为动态误差,稳态误差和静态误差三个方面组成。

在伺服控制系统中一般系统精度越高越好。

(2)稳定性要好伺服系统的稳定性是指当作用在系统上的干扰消失以后,系统能够恢复到原来稳定状态的能力;或者当给系统一个新的输入指令后,系统达到新的稳定运行状态的能力,在实际运用中我们希望系统的这一能力越强越好。

(3)响应速度要快响应特性指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度,决定了系统的工作效率.响应速度与许多因素有关,如计算机的运行速度,运动系统的阻尼和质量等。

在生产运用中我们希望响应速度是越快越好。

(4)工作频率范围要宽工作频率通常是指系统允许输入信号的频率范围.当工作频率信号输入时,系统能够按技术要求正常工作;而其它频率信号时,体统不能正常工作。

根据我们的实际需求我们希望一个系统的工作频率的范围要比较宽,这样才能将伺服控制系统用于实际生产。

2.3体系架构2.3.1分类伺服系统按所用驱动元件的类型可分为机电伺服系统、液压伺服系统和气动伺服系统,机电伺服系统又分步进式伺服系统、直流电动机(简称直流电机)伺服系统、交流电动机(简称交流电机)伺服系统。

按控制方式划分,有开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统等。

(1)开环系统它主要由驱动电路,执行元件和机床3大部分组成。

常用的执行元件是步进电机,通常称以步进电机作为执行元件的开环系统为步进式伺服系统,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。

(2)闭环系统闭环系统主要由执行元件、检测单元、比较环节、驱动电路和机床5部分组成。

在闭环系统中,检测元件将机床移动部件的实际位置检测出来并转换成电信号反馈给比较环节。

常见的检测元件有旋转变压器、感应同步器、光栅、磁栅和编码盘等。

通常把安装在丝杠上的检测元件组成的伺服系统称为半闭环系统;把安装在工作台上的检测元件组成的伺服系统称为闭环系统。

由于丝杠和工作台之间传动误差的存在,半闭环伺服系统的精度要比闭环伺服系统的精度低一些。

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。

根据进入比较环节信号的形式以及反馈检测方式,闭环(半闭环)系统可分为脉冲比较伺服系统、相位比较伺服系统和幅值比较伺服系统3种。

2.3.2伺服的三个环控制伺服一般为三个环控制,所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。

最内的PID环就是电流环,此环完全在伺服驱动器内部进行,通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流,负反馈给电流的设定进行PID调节,从而达到输出电流尽量接近等于设定电流,电流环就是控制电机转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算最小,动态响应最快。

第2环是速度环,通过检测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节,它的环内PID输出直接就是电流环的设定,所以速度环控制时就包含了速度环和电流环,换句话说任何模式都必须使用电流环,电流环是控制的根本,在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流(转矩)的控制以达到对速度和位置的相应控制。

第3环是位置环,它是最外环,可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建,要根据实际情况来定。

由于位置控制环内部输出就是速度环的设定,位置控制模式下系统进行了所有3个环的运算,此时的系统运算量最大,动态响应速度也最慢。

3.伺服控制系统与运动控制系统的区别运动控制系统主要是指运动单元以非常准确的设定速度在规定的时间到达准确位置的可控运动。

在运动控制系统你中主要以速度、位置等为被控量,被控对象主要是直流电动机,一般以电流和速度作为系统的反馈检测量。

运动控制系统中包含了伺服控制系统这一类别。

而伺服控制系统中主要以位置或位移作为被控量,被控对象主要是交流电动机,一般以电流、速度和位移作为反馈检测量。

4.现代伺服控制系统的发展趋势现代伺服控制系统以交流伺服系统为主,在这里主要谈谈交流伺服系统。

现代交流伺服系统,经历了从模拟到数字化的转变,数字控制环已经无处不在,比如换相、电流、速度和位置控制;采用新型功率半导体器件、高性能DSP加FPGA、以及伺服专用模块(比如IR推出的伺服控制专用引擎)也不足为奇。

国际厂商伺服产品每5年就会换代,新的功率器件或模块每2~2.5年就会更新一次,新的软件算法则日新月异,总之产品生命周期越来越短。

总结国内外伺服厂家的技术路线和产品路线,结合市场需求的变化,可以看到以下一些最新发展趋势。

其一,服电机自身是具有一定的非线性、强耦合性及时变性的“系统”,同时伺服对象也存在较强的不确定性和非线性,加之系统运行时受到不同程度的干扰,因此按常规控制策略很难满足高性能伺服系统的控制要求。

为此,如何结合控制理论新的发展,引进一些先进的“复合型控制策略”以改进“控制器”性能是当前发展高性能交流伺服系统的一个主要“突破口”。

其二,电动机、反馈、控制、驱动、通讯的纵向一体化成为当前小功率伺服系统的一个发展方向。

有时我们称这种集成了驱动和通讯的电机叫智能化电机(Smart Motor),有时我们把集成了运动控制和通讯的驱动器叫智能化伺服驱动器。

电机、驱动和控制的集成使三者从设计、制造到运行、维护都更紧密地融为一体。

但是这种方式面临更大的技术挑战(如可靠性)和工程师使用习惯的挑战,因此很难成为主流,在整个伺服市场中是一个很小的有特色的部分。

其三,实现其通用化通用型驱动器配置有大量的参数和丰富的菜单功能,便于用户在不改变硬件配置的条件下,方便地设置成V/F控制、无速度传感器开环矢量控制、闭环磁通矢量控制、永磁无刷交流伺服电动机控制及再生单元等五种工作方式,适用于各种场合,可以驱动不同类型的电机,比如异步电机、永磁同步电机、无刷直流电机、步进电机,也可以适应不同的传感器类型甚至无位置传感器。

可以使用电机本身配置的反馈构成半闭环控制系统,也可以通过接口与外部的位置或速度或力矩传感器构成高精度全闭环控制系统。

其四,实现其网络化和模块化,随着机器安全标准的不断发展,传统的故障诊断和保护技术(问题发生的时候判断原因并采取措施避免故障扩大化)已经落伍,最新的产品嵌入了预测性维护技术,使得人们可以通过Internet及时了解重要技术参数的动态趋势,并采取预防性措施。

比如:关注电流的升高,负载变化时评估尖峰电流,外壳或铁芯温度升高时监视温度传感器,以及对电流波形发生的任何畸变保持警惕。

综上所述,随着微电子、计算机、电力半导体和电机制造技术取得巨大技术进步,永磁交流伺服系统也将具有更加美好的发展前景。

5.对伺服控制系统的认识在这里我也不具体谈伺服控制系统的某项技术或某方面的内容,我就大概总结一下我对伺服控制系统现状的一些看法。

自20世纪80年代后期以来,随着现代工业的快速发展,对作为工业设备的重要驱动源之一的伺服系统提出了越来越高的要求,研究和发展高性能交流伺服系统成为国内外同仁的共识。

有些努力已经取得了很大的成果,“硬形式”上存在包括提高制作电机材料的性能,改进电机结构,提高逆变器和检测元件性能、精度等研究方向和努力。

“软形式”上存在从控制策略的角度着手提高伺服系统性能的研究和探索。

如采用“卡尔曼滤波法”估计转子转速和位置的“无速度传感器化”;采用高性能的永磁材料和加工技术改进PMSM 转子结构和性能,以通过消除/削弱因齿槽转矩所造成的PMSM转矩脉动对系统性能的影响;采用基于现代控制理论为基础的具有将强鲁棒性的滑模控制策略以提高系统对参数摄动的自适应能力;在传统PID控制基础上进入非线性和自适应设计方法以提高系统对非线性负载类的调节和自适应能力;基于智能控制的电机参数和模型识别,以及负载特性识别。

对于发展高性能交流伺服系统来说,由于在一定条件下,作为“硬形式”存在的伺服电机、逆变器以相应反馈检测装置等性能的提高受到许多客观因数的制约;而以“软形式”存在的控制策略具有较大的柔性,近年来随着控制理论新的发展,尤其智能控制的兴起和不断成熟,加之计算机技术、微电子技术的迅猛发展,使得基于智能控制的先进控制策略和基于传统控制理论的传统控制策略的“集成”得以实现,并为其实际应用奠定了物质基础。

伺服电机自身是具有一定的非线性、强耦合性及时变性的“系统”,同时伺服对象也存在较强的不确定性和非线性,加之系统运行时受到不同程度的干扰,因此按常规控制策略很难满足高性能伺服系统的控制要求。

为此,如何结合控制理论新的发展,引进一些先进的“复合型控制策略”以改进“控制器”性能是当前发展高性能交流伺服系统的一个主要“突破口”。

21世纪是一个崭新的世纪,也定将是各项科学技术飞速发展的世纪。

相信随着材料技术、电力电子技术、控制理论技术、计算机技术、微电子技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步提高,同时伴随着制造业的不断升级和“柔性制造技术”的快速发展,必将为“柔性加工和制造技术”的核心技术之一的“伺服驱动技术”迎来又一大好的发展时机。

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