(机电一体化技术课件)伺服系统概述.ppt

步进电机的细分驱动 从步进电机的原理看 精度、平稳性都有限 步进电机的细分原理 步进电机是一种电流驱动元件。改变步进电机各相电流的大小，就能使转子相对于每个驱动脉冲的变化量转变，使原有的平衡位置间增加新的平衡点，从而实现了步距细分 伺服电机（servo motor ）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。 伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。 在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。 分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。 5.2 交流伺服电动机 伺服电机（servo motor ）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。交流伺服电动机在自动控制系统中用作执行元件。其任务是将输入的电压信号变换成转轴的角位移或角速度的变化。输入的电压信号称为控制信号或控制电压，改变控制电压的大小和极性可以改变伺服电动机的转速及方向。 交流伺服电动机的 电源频率为50Hz时，电压是36，110，220，380V； 电源频率为400 Hz时，电压是20，26，36，115V。 自动控制系统对交流伺服电动机的基本要求有以下几点： 1）良好的可控性——单相供电时无自转现象。 2）运行稳定——转速随转矩的增加而均匀下降。 3）快速响应——接到信号能快速起动，失去信号能自行制动并迅速停止转动。 5.2 交流伺服电动机 特点 与普通电动机相比： 5.2 交流伺服电动机 2）转子的惯性小 3）控制功率小 1）调速范围宽 转速随着控制电压的改变，能在宽广的范围内连续调节 能实现迅速的启动和停止 过载能力强 特点 与步进电机与相比： 5.2 交流伺服电动机 2）低频特性不同 3）矩频特性不同 1）控制精度不同 4）过载能力不同 5）运行性能不同 6）速度响应性能不同 特点 与步进电机与相比： 5.2 交流伺服电动机 1）控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、 1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。 如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09°；德国百格拉公司（BERGER LAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。 　　交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/10000=0.036°。 对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。 特点 与步进电机与相比： 5.2 交流伺服电动机 2）低频特性不同 步进电机 在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。 当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。 　　交流伺服电机 运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整 特点 与步进电机与相比： 5.2 交流伺服电动机 3）矩频特性不同 步进电机 的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，