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伺服电机知识培训
伺服系统控制器的实现方式在数字控制中也在由硬件方式向着软件方式发展；在软件 方式中也是从伺服系统的外环向内环、进而向接近电动机环路的更深层发展。
第七页，共十六页。
目前，伺服系统的数字控制大都是采用硬件与软件相结合的控制方式，其中软件控制 方式一般是利用微机实现的。这是因为基于微机实现的数字伺服控制器与模拟伺服控制 器相比，具有下列优点： （1） 能明显地降低控制器硬件成本。速度更快、功能更新的新一代微处理机不断涌现， 硬件费用会变得很便宜。体积小、重量轻、耗能少是它们的共同优点。 （2） 可显著改善控制的可靠性。集成电路和大规模集成电路的平均无故障时（MTBF） 大大长于分立元件电子电路。 （3） 数字电路温度漂移小，也不存在参数的影响，稳定性好。 （4） 硬件电路易标准化。在电路集成过程中采用了一些屏蔽措施，可以避免电力电子电 路中过大的瞬态电流、电压引起的电磁干扰问题，因此可靠性比较高。 （5） 采用微处理机的数字控制，使信息的双向传递能力大大增强，容易和上位系统机联 运，可随时改变控制参数。 （6） 可以设计适合于众多电力电子系统的统一硬件电路，其中软件可以模块化设计，拼 装构成适用于各种应用对象的控制算法；以满足不同的用途。软件模块可以方便地增加、 更改、删减，或者当实际系统变化时彻底更新。 （7） 提高(tí gāo)了信息存贮、监控、诊断以及分级控制的能力,使伺服系统更趋于智能化。 （8） 随着微机芯片运算速度和存贮器容量的不断提高(tí gāo)，性能优异但算法复杂的控 制策略有了实现的基础。
国内交流伺服的市场规模2006年估计在20亿人民币左右，市场规模近3年一直 保持了大于25％的年复合增长率，在所有自动化产品中当属发展最快之列。而且 随着世界制造业加速向中国转移，国产(guóchǎn)数控装备在国家政策的扶持下快 速向高性能、高附加值发展，国产(guóchǎn)交流伺服系统的性价比快速提高，交 流伺服系统的市场会继续保持快速增长的势头，预计从2007到2010年复合增长 率在20％以上。但是平均单价也将随着竞争加剧不断下降，每年大约下降10％。
第七页，共十六页。
目前，伺服系统的数字控制大都是采用硬件与软件相结合的控制方式，其中软件控制 方式一般是利用微机实现的。这是因为基于微机实现的数字伺服控制器与模拟伺服控制 器相比，具有下列优点： （1） 能明显地降低控制器硬件成本。速度更快、功能更新的新一代微处理机不断涌现， 硬件费用会变得很便宜。体积小、重量轻、耗能少是它们的共同优点。 （2） 可显著改善控制的可靠性。集成电路和大规模集成电路的平均无故障时（MTBF） 大大长于分立元件电子电路。 （3） 数字电路温度漂移小，也不存在参数的影响，稳定性好。 （4） 硬件电路易标准化。在电路集成过程中采用了一些屏蔽措施，可以避免电力电子电 路中过大的瞬态电流、电压引起的电磁干扰问题，因此可靠性比较高。 （5） 采用微处理机的数字控制，使信息的双向传递能力大大增强，容易和上位系统机联 运，可随时改变控制参数。 （6） 可以设计适合于众多电力电子系统的统一硬件电路，其中软件可以模块化设计，拼 装构成适用于各种应用对象的控制算法；以满足不同的用途。软件模块可以方便地增加、 更改、删减，或者当实际系统变化时彻底更新。 （7） 提高(tí gāo)了信息存贮、监控、诊断以及分级控制的能力,使伺服系统更趋于智能化。 （8） 随着微机芯片运算速度和存贮器容量的不断提高(tí gāo)，性能优异但算法复杂的控 制策略有了实现的基础。
国内交流伺服的市场规模2006年估计在20亿人民币左右，市场规模近3年一直 保持了大于25％的年复合增长率，在所有自动化产品中当属发展最快之列。而且 随着世界制造业加速向中国转移，国产(guóchǎn)数控装备在国家政策的扶持下快 速向高性能、高附加值发展，国产(guóchǎn)交流伺服系统的性价比快速提高，交 流伺服系统的市场会继续保持快速增长的势头，预计从2007到2010年复合增长 率在20％以上。但是平均单价也将随着竞争加剧不断下降，每年大约下降10％。
伺服控制系统知识培训(高端培训)
来的直流电压
U△- 三角波
U△
R1
U Sr
R1
+ +12V
USC
R2
-
R3
USC- 脉宽调制器的输出（US r+U△）
调制波形图
U S r +U △
-12V
U S r +U △
+U S r
t
o
o
t
-U S r
t
USr为0时
t
US r为正时
t
USr为负时
t
调制出正负脉宽一样 调制出脉宽较宽的 调制出脉宽较窄的 方波平均电压为0 波形平均电压为正 波形平均电压为负
7.3 直流伺服电机及其速度控制
只要改变可控 u
α
硅触发角（即改变 a) c 1 a
3b
5c
a
导通角），就能改
b
2c
4a
6b
变可控硅的整流输
①②③④⑤⑥
u
出电压，从而改变 b) 1
3
5
1
直流伺服电机的转
120°
速。
2
4
6
2
触发脉冲提前， c)
60° 120°
增大整流输出电压；
180°
触发脉冲延后，减 d) 5 1 1 3 3 5 5 1 1
主要内容
n
ΔnN
nN
U aN
n1
U a1
n2
U a2
n02
Φ2
n01
Φ1
n0N
ΦN
U aN>U a1 > U a2
TN
T
O
n2 n1
nN
ΦN>Φ1>Φ2
U△- 三角波
U△
R1
U Sr
R1
+ +12V
USC
R2
-
R3
USC- 脉宽调制器的输出（US r+U△）
调制波形图
U S r +U △
-12V
U S r +U △
+U S r
t
o
o
t
-U S r
t
USr为0时
t
US r为正时
t
USr为负时
t
调制出正负脉宽一样 调制出脉宽较宽的 调制出脉宽较窄的 方波平均电压为0 波形平均电压为正 波形平均电压为负
7.3 直流伺服电机及其速度控制
只要改变可控 u
α
硅触发角（即改变 a) c 1 a
3b
5c
a
导通角），就能改
b
2c
4a
6b
变可控硅的整流输
①②③④⑤⑥
u
出电压，从而改变 b) 1
3
5
1
直流伺服电机的转
120°
速。
2
4
6
2
触发脉冲提前， c)
60° 120°
增大整流输出电压；
180°
触发脉冲延后，减 d) 5 1 1 3 3 5 5 1 1
主要内容
n
ΔnN
nN
U aN
n1
U a1
n2
U a2
n02
Φ2
n01
Φ1
n0N
ΦN
U aN>U a1 > U a2
TN
T
O
n2 n1
nN
ΦN>Φ1>Φ2
伺服电机知识培训(工程师培训)
控制绕组
励磁绕组
电气原理图
3 旋转磁场作用下的运行分析
3.1旋转磁场的产生
同时，又假定通入励磁 绕组的电流Uf与通入控
ic Im sint
if Im sint 90
if Ic
制绕组的电流UC相位上
彼此相差900幅值彼此相
等，这样的两个电流称
为两相对称电流，用数
学式表示为
3.1旋转磁场的产生
相互作用产生电磁力，这个电磁力F作用在转子上，并对转轴形
成电磁转矩。根据左手定则，转矩方向与磁铁转动的方向是一 致的，也是顺时针方向。因此，鼠笼转子便在电磁转矩作用下 顺着磁铁旋转的方向转动起来。
3 旋转磁场作用下的运行分析 3.1伺服电机旋转磁场的产生
为了分析方便，先假定 励磁绕组有效匝数Uf与 控制绕组有效匝数UC相 等。这种在空间上互差 900电角度，有效匝数又 相等的两个绕组称为对 称两相绕组。
培训资料
• 名称：伺服电机知识培训（工程师培训） • 所属班组：xx • 汇报人：xx
伺服电机知识培训
一.伺服电机基本知识
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。
最常见的伺服是交流永磁同步伺服电机， 伺服电机内部 的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电在定子中形成 变化的电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带 的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进 行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码 器的精度（线数）。最常见的是2500线标准编码器配置的伺 服电机。
表示的是一台两极的电机，即极对数P＝1。对两极电机而言，
电流每变化一个周期，磁场旋转一圈，因而当
步进电机伺服电机和驱动控制技能培训文稿
步进电机伺服电机及驱动控制技能培训文稿南京步进电机厂技术部（2015V2.0）现在已经进入机器人时代，中国的机器人产量将会占据全球产量的三分之一至多。
普及数字化运动控制知识，迫在眉睫。
鉴于网络上许多鱼龙混杂的“知识点”“讲座”“问答”等等，导致更多技术人员处于技术恍惚之中。
我厂技术部，在接待众多技术咨询中的若干难点问题归纳如下（涉及军事技术机密内容，已经屏蔽处理），从生产应用实践经验得出的解释，供大家分享。
★步进电机和伺服电机，都是是能够接受数字信号控制的将电能转化为机械动能的数字化电机。
广泛应用“机器人”、自动化设备的精密定位控制。
其位移是通过脉冲信号数量控制的，转速是通过脉冲频率控制的。
伺服电机属于闭环控制的电机，必须采集电机旋转轴的编码器信号，才能够实现控制。
与此相反的，是步进电机，这种电机能够实现开环控制。
通常伺服电机，不是说“容量”，而是说功率。
步进电机不说“功率”，而是“保持转矩”。
伺服电机率能够做的很小，也可以做得非常大，甚至几十或者几百千瓦。
“通常在30瓦以下”的说法是错误的。
步进电机，混合式最小为20BYG系列的，永磁式电机最小有几毫米直径的。
混合式步进电机，是最常用的一种。
最大混合式步进电机保持转矩50Nm，例如130BYG350B。
混合式步进电机，如果再做大，从能效比考量不太适宜，使用效果，也不是那么满意。
★步进电机最大的优点就是能够实现开环控制，不许过载，线圈不会轻易烧毁。
而伺服电机允许过载3倍左右运行，长期过载运行，极易烧毁线圈。
★开环控制，结构简单，成本低廉。
相对而言，步进电机和驱动器全套价格只有伺服电机和驱动器全套价格大约一半左右。
★步进电机和伺服电机控制的精度，从长度单位来看，都能够达到0.001毫米的精度。
两者的运动控制精度都能够到达预期的设计。
但是，步进电机和驱动器的选型配置不合理，将会导致，控制精度的下降。
★通常步进电机不是从功率角度选型，主要看步进电机的保持转矩（绝大多数应用场合可以忽略定位转矩的参数）。
伺服电机培训A5培训
第二增益
刚性大
Pr1.05第二位置环 ↑
Pr1.06第二速度环 ↑
Pr1.07第二积分
↓
Pr1.09第二转矩滤波 ↓
↑
——
——
↑
刚性小 ↓ ↓ ↑ ↑ ↓ —— —— ↓
伺服电机培训A5培训
2.速度控制的基本参数调节
参数号 Pr0.01 Pr3.02 Pr3.03 Pr4.22 Pr0.11
参考值
参考值 0
备注 控制方式选择，固定为“0”
用户指定 电机旋转方向，0或1 用户指定 脉冲方式，具体由电气工程师选
用户指定 用户指定
择 在反馈的时候设定 脉冲当量
伺服电机培训A5培训
1.1位置控制的基本参数调节
。
第一增益 Pr1.00位置环 Pr1.01速度环 Pr1.02积分常数 Pr1.04转矩滤波器 Pr1.10速度前馈 Pr0.04惯量比 Pr0.02自动调整 Pr0.03自动刚性
↑
↓
伺服电机培训A5培训
4、伺服刚性的基本调节
伺服电机的刚性，实际是伺服系统的增益大小 但是可以从下面两方面来理解： 1.系统跟随指令的一个指标 2.系统抗干扰能力的一个指标
伺服电机培训A5培训
4.1伺服电机刚性的基本调节
伺服电机刚性，首先需要确定的第一个参数是：Pr0.04
通过这个方式还不能满足要求的，就要使用Panaterm软件进行调节
伺服电机培训A5培训
2020/11/4
伺服电机我们所说的基本调节就是要确定下 面几个方面的问题： 控制方式（一共有三种） ●位置控制 ●速度控制 ●转矩控制
伺服电机培训A5培训
1.位置控制的基本参数调节
参数号 Pr0.01 Pr0.06 Pr0.07
最完整的伺服培训教程
组成。通过控制电机的电枢电流或励磁电流，实现对电机转速和位置的
高精度控制。
02
优点
直流伺服系统具有调速范围宽、低速性能好、控制精度高等优点。同时
，直流电机具有良好的启动、制动和调速性能，适用于对动态响应要求
高的场合。
03
缺点
直流伺服系统需要使用电刷和换向器，维护较为麻烦，且容易产生火花
干扰。此外，直流电机的体积和重量相对较大，限制了其在某些场合的
2024/1/25
22
安装注意事项和步骤说明
A
环境要求
确保安装环境干燥、通风且温度适宜，避免潮 湿、高温和腐蚀性气体对伺服系统的影响。
安装准备
检查伺服电机、驱动器和编码器等部件是 否完好无损，准备好安装所需的工具和材 料。
B
C
安装步骤
按照厂家提供的安装手册，逐步完成伺服电 机与机械设备的连接、驱动器和编码器的接 线以及控制系统的配置等工作。
熟悉伺服驱动器的功能、参数设 置及调试方法。
伺服系统控制策略
学习伺服系统的控制策略，如位 置控制、速度控制、力矩控制等 。
伺服系统基本原理
伺服系统优化与调试
掌握伺服系统的组成、工作原理 及性能指标等基础知识。
掌握伺服系统性能优化、故障排 查及日常维护等技能。
2024/1/25
31
行业应用前景展望
01
替换法
在怀疑某个部件出现故障时，用正常 的部件进行替换，观察故障是否消除 ，以确定故障点。
2024/1/25
仪器检测法
使用专业的检测仪器对伺服系统的各 个部分进行检测，如电压、电流、转 速等参数，以精确定位故障。
逐步排查法
按照伺服系统的组成部分，从电源、 驱动器、电机、传感器等逐一排查， 逐步缩小故障范围。
伺服系统专业知识讲座培训课件
1）进给伺服系统的调速要求 数控机床中，进给伺服系统的调速范围与伺服系统的
分辨率有关。 一般的调速范围要求在脉冲当量为0.001mm时达到0～
24000mm/min。
进给伺服系统的调速可分为以下几种： ①在1-24000mm/min范围，要求速度均匀、稳定、无爬行、
速降小。 ②在1mm/min以下时，具有一定的瞬时速度，而平均速度很
这一方面要求过渡过程时间要短，一般在200ms以内，甚 至小于几十毫秒；另一方面要求超调要小。
（4）调速范围宽
调速范围RN指生产机械要求电机能提供的最高转速nmax 和最低转速nmin之比：
RN
nmax nmin
通常，nmax和nmin一般对指额定负载时的转速，对于少 数负载很轻的机械，也可以是实际负载的转速。
例：一个三相步进电机（A、B、C三相绕组） 通电顺序为：A → AB → B → BC → C → CA → ……，
逆时针旋转。 通电顺序为：A → CA → C → BC → B → AB → ……，
顺时针旋转。
上述通电方式也称为三相单双六拍通电方式。其步距角减 少一半。
4.2.3 步进电机的主要特性参数
测量及反馈
系统的误差补偿，可获得很高的位置控制
伺服系统专业精知度识讲，座培系训统课件的稳定性易得到保证。
4.1 概述
4.1.4、数控机床伺服系统的分类
☆全闭环控制系统
x
伺服 伺服
CNC 驱动 电机
n
转速n测
量及反馈
直线位移x测量及反馈
位置检测装置安装在工作台上，直接反映工作台的直线 位移，位置控制精度比半闭环高，控制原理同半闭环。 由于受导轨摩擦系数、传动的润滑状况，传动间隙大小 等因素的影响，系统的稳定性不如半闭环。
伺服基础培训教材PPT课件
（圆盘上的形状）
例： 由B相作为基准 B相为On时如果A相有上升沿，定义为正传。 B相为Oｆｆ时如果A相有上升沿，定义为反转。
CHENLI
20
倍频的原理
直接计数脉冲数
1个脉冲计数2次（2倍频）
1组脉冲计数4次（4倍频）
右回転時 B相
A相
①
②
① ②③ ④
①②③④ ⑤⑥⑦⑧
左回転時 B相
A相 ①
②
绝对值编码器方式
14
伺服器的工作模式：
CHENLI
15
伺服驱动器铭牌含义
CHENLI
16
伺服驱动器铭牌含义
CHENLI
17
编码器：
CHENLI
18
CHENLI
19
编码器：
１） 增量型编码器的原理
＊ 圆盘上刻有相位相差90度的A相、B相的槽 ＊ 由此可检测出旋转量和旋转方向。
旋转方向判定的原理
增量型编码器的原理
① ②③ ④
①②③ ④ ⑤ ⑥⑦⑧
本公司的绝对值编码器采用配置有电池，在伺服放大器电源关断时也能记忆当前位置情报 的方式。
伺服放大器电源打开后伺服放大器将电机轴距离原点的圈数及脉冲数所反映的当前位置情 报向上位控制器传送。
CHENLI
21
２）绝对值编码器的基本原理
＊在分辨率的范围内输出波形 是不重复的 ＊根据读取的输出波形可以得到 绝对位置的信息 ＊另外还配备了有电池作断电 备份的计数器以判断出当前所 转到的圈数位置
伺服放大器的功能框图如下图所示。
动力部分 电机
整流部分
逆变部分
反馈 CHENLI
编码器 23
１） 动力部分的构成