精密机械直流伺服电机控制技术24页PPT
伺服系统设计PPT课件
一、执行元件类型及特点
1. 电气执行元件 电气执行元件包括直流(DC)伺服电机、交流（AC） 伺服电机、步进电机以及电磁铁等，是最常用的执行元 件。对伺服电机除了要求运转平稳以外，一般还要求动态 性能好，适合于频繁使用，便于维修等 2．液压式执行元件 液压式执行元件主要包括往复运动油缸、回转油缸、 液压马达等，其中油缸最为常见。在同等输出功率的情况 下，液压元件具有重量轻、快速性好等特点 3．气压式执行元件 气压式执行元件除了用压缩空气作工作介质外，与液 压式执行元件没有区别。气压驱动虽可得到较大的驱动 力、行程和速度，但由于空气粘性差，具有可压缩 性，故不能在定位精度要求较高的场合使用。
第3章 伺服系统
3.1 概述 3.2 伺服系统的执行元件及控制 3.3 伺服系统设计
3.1 概述
一、伺服系统概念 二、伺服系统的类型 三、伺服系统的基本要求
一、伺服系统概念
伺服系统是自动控制系统的一类，它的输出变 量通常是机械或位置的运动，它的根本任务是实 现执行机构对给定指令的准确跟踪，即实现输出 变量的某种状态能够自动、连续、精确地复现输 入指令信号的变化规律。
位置检测： G4 (s) K fp
3)整流装置（惯性环节）G5 (s)
ks Ti1s 1
各种整流装置的时间常数见下表
二、伺服电机及其控制
二、伺服电机及其控制
5)直流电机 直流电机原理 见右图
二、伺服电机及其控制
设输入信号为Ud ,输出为电机转角 则其传
递函数：
Ld
Ed
did dt
Rd id
常用的是前面2种调速方式。
永磁直流电动机
N
b
i
n
-A a i c e
d
4种直流电机控制电路详解,含图
4种直流电机控制电路详解，含图含公式，直观又细致，不懂都难！旺材电机与电控2小时前私信“干货”二字，即可领取138G伺服与机器人专属及电控资料！直流电机在家用电器、电子仪器设备、电子玩具、录相机及各种自动控制中都有广泛的应用。
但对它的使用和控制，很多读者还不熟悉，而且其技术资料亦难于查找。
直流电机控制电路集锦，将使读者“得来全不费功夫”!在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。
大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，都不能缺少直流电机。
所以直流电机的控制是一门很实用的技术。
本文将详细介绍各种直流电机的控制技术。
直流电机，大体上可分为四类：第一类为有几相绕组的步进电机。
这些步进电机，外加适当的序列脉冲，可使主轴转动一个精密的角度(通常在1.8°--7.5°之间)。
只要施加合适的脉冲序列，电机可以按照人们的预定的速度或方向进行连续的转动。
步进电机用微处理器或专用步进电机驱动集成电路，很容易实现控制。
例如常用的S A A l027或S A A l024专用步进电机控制电路。
步进电机广泛用于需要角度转动精确计量的地方。
例如：机器人手臂的运动，高级字轮的字符选择，计算机驱动器的磁头控制，打印机的字头控制等，都要用到步进电机。
第二类为永磁式换流器直流电机，它的设计很简单，但使用极为广泛。
当外加额定直流电压时，转速几乎相等。
这类电机用于录音机、录相机、唱机或激光唱机等固定转速的机器或设备中。
也用于变速范围很宽的驱动装置，例如：小型电钻、模型火车、电子玩具等。
在这些应用中，它借助于电子控制电路的作用，使电机功能大大加强。
第三类是所谓的伺服电机，伺服电机是自动装置中的执行元件，它的最大特点是可控。
在有控制信号时，伺服电机就转动，且转速大小正比于控制电压的大小，除去控制信号电压后，伺服电机就立即停止转动。
伺服电机应用甚广，几乎所有的自动控制系统中都需要用到。
23伺服电机精品PPT课件
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
伺服电机教学PPT教学PPT学习教案
伺服电动机—4.交流永磁伺服系统
交流永磁伺服系统的矢量控制
◎与系统中的电机相对应，永磁交流伺服系统可分为永磁方波交流伺服 系统和永磁正弦波交流伺服系统。 ◎作为伺服电动机，系统要求电机的电磁转矩与输入转矩指令信号必须 是线性关系，通过矢量控制可以得到交流永磁电机的这种线性关系数学 模型。 1）向量（矢量）控制实际上是对电动机定子电流向量相位和幅值的控制 。可采用的控制方法有多种，其中Id=0的控制最为简单，且调速性能好。 2）当永磁体的励磁磁链和直、交轴电感确定后，电机的转矩就取决于定 子电流的空间向量Is,而Is的大小和相位又取决于Id和iq，也就是说控制Id和 iq便可以控制电动机的转矩。一定的转速和转矩对应于一定的I'd和I'q，通 过这两个电流的控制，使实际的Id和iq跟踪指令值I'd和I'q ，便实现了电动 机的转矩和转速控制。
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
控制方式
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。
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
机械特性和调节特性
信号系数α=Uc/Uf=Uc/U1；从图中看出，幅值控制时异步伺服电动机的 机械特性是一组曲线。只有当有效信号系数αe=1,即圆形旋转磁场时，异 步伺服电动机的理想空载转速才是同步转速。当有效信号系数αe≠1，即 椭圆形旋转磁场时，电机的理想空载转速将低于同步转速。
《伺服电机精讲》课件
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按照功率分类：大功率伺服电机、 小功率伺服电机
按照用途分类：通用伺服电机、 专用伺服电机
应用领域概述
工业自动化：用 于控制机械设备
的运动和位置
机器人技术：用 于控制机器人的
运动和位置
数控机床：用于 控制机床的加工
精度和速度
医疗设备：用于 控制医疗设备的
运动和位置
航空航天：用于 控制航天器的运
06
伺服电机的未来发展
伺服电机的发展趋势
智能化：通过人工智能技术实现伺服电机的自动控制和优化 节能化：提高伺服电机的能效比，降低能耗 微型化：减小伺服电机的体积和重量，提高其便携性和灵活性 集成化：将伺服电机与其他设备集成，提高系统的整体性能和可靠性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
伺服电机的新技术发展
智能化：通过人 工智能技术实现 伺服电机的自动 控制和优化
转速范围：确定电机的转速范围，如低速、 中速、高速等
控制方式：确定电机的控制方式，如开环、 闭环、半闭环等
精度要求：确定电机的精度要求，如位置、 速度、力矩等
环境条件：考虑电机的工作环境，如温度、 湿度、振动等
成本预算：考虑电机的成本预算，选择合 适的品牌和型号
伺服电机的安装与调试
安装步骤：检查电机、安装底座、固定螺丝、连接电缆等 调试步骤：检查电机、设置参数、测试运行、调整参数等 注意事项：确保电机安装牢固、电缆连接正确、参数设置合理等 常见问题：电机无法启动、运行不稳定、噪音过大等及解决方法
伺服电机的维护与保养
清洁保养：定期清洁电机， 保持清洁，避免灰尘、油污 等影响电机性能
定期检查：检查电机的运行 状态，如温度、振动、噪音 等
直流伺服电机工作原理
直流伺服电机工作原理
直流伺服电机是一种常用于精密控制系统中的电动机，它通过调整电流和电压来实现精确的位置和速度控制。
其工作原理基于霍尔效应和电磁原理。
直流伺服电机的主要组成部分包括电枢、磁极、旋转传动装置和编码器。
电枢是电机的旋转部分，由多个绕组组成。
磁极则是电枢周围的固定磁体，产生恒定的磁场。
旋转传动装置通常由齿轮或带轮组成，将电机的旋转转换为机械轴的运动。
编码器用于测量电机转动的角度或位置。
当电机通电时，电流通过电枢绕组，产生一个磁场。
根据电磁原理，根据右手定则，电流流过电枢绕组产生的磁场与磁极之间产生力的交互作用，使得电枢开始旋转。
控制电源提供的电流和电压可以调节电机的转速和位置。
为了实现精确的位置和速度控制，直流伺服电机的控制系统通常包括PID控制器以及位置和速度反馈回路。
PID控制器通过比较设定值与反馈值来调整输出电流和电压，以实现稳定的运动。
位置和速度反馈回路使用编码器测量电机的实际转动角度或位置，并提供反馈信号给PID控制器，以便控制系统对误差进行修正。
总之，直流伺服电机通过调节电流和电压来实现精确的位置和速度控制，其工作原理基于霍尔效应和电磁原理。
该电机常用于需要高精度定位和速度控制的应用领域，如机器人、自动化设备和数控机床等。
精密伺服电机的原理与应用.ppt
伺服系统的种类
通常根据伺服驱动机的种类来分类，有电 气式、油压式或电气—油压式三种。 伺服系统若按功能来分，则有计量伺服和功率 伺服系统;模拟伺服和功率伺服系统;位置伺服和 加速度伺服系统等。 电气式伺服系统根据电气信号可分为DC直 流伺服系统和AC交流伺服系统二大类。AC交 流伺服系统又有异步电机伺服系统和同步电机 伺服系统两种。
现以驱动电源分类讲解 伺服电机: 伺服电机:
1. 直流伺服电机 2. 交流伺服电机 主要讲解直流伺服电机
有刷直流伺服电机
1.直流伺服电机 直流伺服电机
无刷直流伺服电机
1.1 有刷直流伺服电机： 有刷直流伺服电机： A. 结构 结构: 普通有刷直流电机+位置检测系统 光电编码器 普通有刷直流电机 位置检测系统(光电编码器 位置检测系统 光电编码器)
第一部分. 第一部分.伺服系统慨念
“伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思 。人们 想把“伺服机构”当个得心应手的驯服工具，服从 控制信号的要求而动作。在讯号来到之前，转子静 止不动;讯号来到之后，转子立即转动;当讯号消失， 转子能即时自行停转。由于它的“伺服”性能，因 此而得名—伺服系统。
伺服系统是一个闭环的控制系统, 伺服系统是一个闭环的控制系统,它主 由控制元件,执行元件和反馈网络构成. 由控制元件,执行元件和反馈网络构成.
转子的类型
伺服电机的转子有两类, 一类是空心杯转子, 另一类是嵌线圈转子. 伺服电机的转子有两类 一类是空心杯转子 另一类是嵌线圈转子 空心杯转子的优点是: 空心杯转子的优点是 1. 便于电机的启动和制动 启动速度快 制动容易 便于电机的启动和制动, 启动速度快, 制动容易. 2. 启动和空载电流小 启动和空载电流小. 3. 对驱动回路的冲击小 对驱动回路的冲击小.
直流伺服电机
毕业论文论文题目学院专业年级学号学生姓名指导教师完成时间年月肇庆学院教务处制摘要：随着科学技术的不断快速发展，人们对生活质量、生产效率及安全性等方面的要求越来越高，而自动化控制系统以其能将人类从复杂、繁琐危险、的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率等的众多优点被大家所接受并得到了广泛的推广应用，逐渐成为现在生活生产中必不可少的一种科技，因此该设计具有很深远的研究价值。
设计主要是一种基于A VR单片机控制，采用ATmega16的芯片，通过用H桥式控制PWM通过检测光脉冲数进行定位进行对减速电机的控制，从而实现对系统的位置控制。
设计的目的是通过一个位置控制系统来自动控制门得开关，比较手动的，自动控制更省时省力，更安全，而且增加了生活的乐趣。
设计的结果是：所设计的位置控制系统，能较为稳定地对电机进行控制，符合实验的要求。
关键词：AVR单片机H桥式控制减速电机Abstract:With the rapid development of science and technology, more and morepeople on the quality of life, production efficiency and safety aspects of the higher requirements, and the automatic control system for its many advantages canbe complex, tedious, dangerous from human labor environment to liberate and improve the control efficiency ofthe acceptedand popularized widely used, has gradually becomean essentialtechnology in the production of life now, so ithas very far-reachingresearch value of the design. Design is a A VR microcontroller based control, using ATmega16 chip, through the bridge control of PWM by detecting the pulsenumber of positioning control gear motor with H, in order toachieve position control system. The purpose of the design is througha position control system to automatic control door switches,compared with manual, automatic control more time-saving, more secure,and to increase the pleasures of life. The result of the design is: position control system design, can steadily control the motor, meets the test requirements.Keywords: A VR microcontroller H bridge control gear motor目录：第一章：绪论 (5)1.1、直流伺服电机的背景、原理及分类 (5)1.1.1：背景： (5)1.1.2：原理： (6)1.1.3：分类： (6)1.2、直流伺服电机的应用与意义 (7)1.2.1：应用： (7)1.2.2：意义： (7)1.3、国内外现状和发展趋势 (8)第二章：直流伺服电机（减速电机）的工作原理、结构及其基本特性 (10)2.1、直流伺服电机的工作原理、原理 (10)2.2、直流伺服电机的基本特性 (10)2.2.1、直流伺服电机的机械特性 (11)2.2.2、直流伺服电机的调节特性 (12)2.2.3、直流伺服电机的动态特性 (13)2.3、直流减速电机 (18)第三章：A VR单片机系统的结构概况 (19)3.1、单片机的基本组成结构 (19)3.2、A VR单片机的介绍 (21)3.3、ATmega16单片机的介绍 (23)第四章：A VR单片机实现位置控制 (27)4.1、设计的原理: (27)4.1.1、H桥电路 (27)4.2、设计的电路框图 (31)4.2.1、独立按键： (31)4.2.2、光电码盘： (31)4.2.3、A VR单片机最小系统 (32)4.2.4、H桥驱动 (32)4.2.5、直流电机 (33)第五章：总结 (33)参考文献： (34)致谢： (37)第一章：绪论1.1、直流伺服电机的背景、原理及分类1.1.1：背景：近半个世纪以来，随着科学技术的快速发展进步，关于直流伺服控制技术的各项研究已经慢慢地走向成熟，直流伺服控制系统也随之得到了很大的重视，在研究探讨中不断的进步，在系统性能要求较高以及市场的急切需求的情况下得到了更深层次的理解，得到了广大人们的广泛地应用。