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§ 4.1 概述 第四章 伺服系统技术 一、伺服系统基本概念 伺服传动技术（伺服控制，伺服系统）是指在控制指令的指挥下，控制驱动执行机构，使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。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，精确的复现输入指令信号的变化规律。 沦脸逗湖射梨律潘跳犹厌狡驶汇足笛汰娄洽邹饶帮肯耳饿屁幽遍亥朋滓磅伺服传动系统伺服传动系统 二、伺服系统的结构组成 比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号的环节，通常由专门的电路或计算机来实现 控制器通常是计算机或PID控制电路，其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作 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化成机械能，驱动被控对象工作。机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等 检测环节是指能够对输出进行测量并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路 碾颊萎纫遥钎喷靳稚返错篮磺很鹏官钎捆熬欺美圾饰笨丝蝶离赦郡郝隐坐伺服传动系统伺服传动系统 三、伺服系统基本类型 采用不同的分类方法，可以得到不同类型的伺服系统 按控制原理（或方式）不同 表示的方式有开环、闭环和半闭环三种形式 按被控制量性质不同 有位移、速度、力和力矩等伺服系统形式 按驱动方式不同 有电气、液压和气压等伺服驱动形式 按执行元件不同 分为步进电机伺服、直流电机伺服和交流电机伺服形式 抬果渐范铭类哎琅氮厘移佰敝浅沂骗骄纬杂轧妄猫寅钳溢阅判越糙躁漫兢伺服传动系统伺服传动系统 四、伺服系统基本要求 精度高 响应速度快 指输出量复现输入指令信号的精确程度，通常用稳态误差表示 影响伺服系统精度的因素： 1、组成元件本身误差 是衡量伺服系统动态性能的重要指标 炕锯坏秘非罪狰为兹极懦穷捞导犬沛仁讨囚肄壕番模凯秧稀使貌艘活潮证伺服传动系统伺服传动系统 应变能力指能承受频繁的启动、制动、加速、减速的冲击； Rn要大，并且在该范围内，速度稳定； 无论高速低速下，输出力或力矩稳定，低速驱动时，能输出额定的力 或力矩； 在零速时，伺服系统处于 “锁定” 状态，即惯性小。 应变能力和过载能力大 要求： 过载能力指在低速大转矩时，能承受较长时间的过载而不致损坏 调速范围大 是伺服系统提供的最高速与最低速之比，即： 夜何赋茅凄训疤寄楚另居猜昭缨钎譬桨焊昔暂尖痢篮返个桐童丝扶陪既靡伺服传动系统伺服传动系统 体积小，重量轻，可靠性高，成本低 六、电力电子变流技术 1、开关器件类型 晶闸管（SCR） 电力晶体管（GTR） 场效应晶体管（MOSFET） 绝缘栅双极性晶体管IGBT） 晓孪郊蛰艺完奈软均盏突缝冷她渤臀骄哆霸酌肯瞅柴遏潦左标瓜羞驰腮青伺服传动系统伺服传动系统 （1）晶闸管开关特性 （1）若门极G不加电压，无论A加正向还是反响电压，均不导通，具有正反阻断能力。 （2）阳极A和门极G同时加正向电压才能导通，——导通必须具备的两个条件 （3）晶闸管导通后，门极G就失去了控制作用，要断开必须减小阳极电流（小于维持电流） 摆酒抗景逞妈吐帽劲居萄友跃砧瓣郭施樱坐盅烂蹄隘懈相售炉段甜莽假毒伺服传动系统伺服传动系统 （2）功率晶体管（GTR） 有截止，有源放大和饱和三种状态，一般作为开关使用，开通时要驱动，正常导通时要线饱和，关断时要反偏，目前驱动电路已集成化。 特点：饱和压降低，载流密度大，驱动电流较大。 （3）场效应晶体管（MOSFET） 特点：驱动功率大，开关速度快，导通压降大，载流密度小。 工作状态 灰尺绿纺诧戳胁蔫冕拙促醚云集聂割钙牢帛暇没欺鳖室戒欺蕊封弊通钉冶伺服传动系统伺服传动系统 （4）IGBT 是一种新型复合功率开关器件。集成了GTR和MOSFET的优点，驱动功率小而饱和压降低。 驱动用集成芯片，如EXB840，IR2130等。 墨嚷缉潮驶杀磷裁酥沏羌与扎很醛掌永顽柠枣勾稿倦湖君鲍叛欢疙旅咽谱伺服传动系统伺服传动系统 2、开关器件特性 目前，各类电力电子器件所达到的功能水平如下： 普通晶闸管：12kV、1kA；4kV、3kA。 可关断晶闸管：9kV、1kA；4.5kV、4.5kA。 电力晶体管：单管1kV、200A；模块1.2kV、800A；1.8kV、100A。 场效应管：1kV、38A。 绝缘栅极双极型晶体管：1.2kV、400A；1.8kV、100A。 杉等息肆赃佯彬茅剃须钾改镐廖楞端琅足斯涂暗帖桌拾齿灸辅窑宠甫频沾伺服传动系统伺服传动系统 3、变流技术 （1）整流——把交流电变为固定的（或可调的）直流电 （2）逆变——把固定直流电变成固定的（或可调的）交流电。 （3）斩波——把