交流伺服系统步进电机控制系统的工作原理伺服.PPTVIP

采用交流伺服电动机作为执行元件的伺服系统，称为交流伺服系统。 交流伺服按其选用不同的电动机而分为两大类：同步型交流伺服电动机和异步型交流伺服电动机。 恒压频比控制SPWM变频调速系统 步进电机与微型机接口电路之一 只要按一定的顺序 改变 P1.0～P1.2 三位通电的状况， 即可控制步进电机依选定的方向步进。 步进电机与微型机接口电路之二 由于步进电机运行时功率较大， 可在微型机与驱动器之间增加一级光电隔离器， 以防强功率的干扰信号反串进主控系统。 图2.4.16 由通用逻辑IC构成的步进电机驱动电路 4.使用通用集成逻辑电路的步进电机驱动电路举例 脉冲分配电路 功率放大器 由振荡器构成信号发生电路 步进电动机驱动电路按其采用的功率元件来分，有晶闸管功率驱动器和晶体管功率驱动器等；按其主电路结构分，有单电压驱动和高、低电压驱动两种。目前广泛应用的是晶体管功率驱动器，它具有控制方便、调试容易、开关速度快等优点。 1 0 0 1 0 0 1 0 0 步进电机与微型机接口电路之一 * * 现代机电系统概论 第六讲 伺服技术 教学目标 1.掌握伺服系统的结构组成及分类。 2.理解直流伺服系统、交流伺服系统、步进电机控制系统的工作原理。 伺服(Servo)的意思即“伺候服务”，就是在控制指令的指挥下，控制驱动元件，使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。伺服系统主要用于机械设备位置和速度的动态控制，在数控机床、工业机器人、坐标测量机以及自动导引车等自动化制造、装配及测量设备中，已经获得非常广泛的应用。 2.4.1 伺服系统的结构组成及分类 1.伺服系统的结构组成 图2.4.1 伺服系统的组成 1) 控制器 控制器的主要任务是根据输入信号和反馈信号决定控制策略。 2) 功率放大器 伺服系统中的功率放大器的作用是将信号进行放大，并用来驱动执行机构完成某种操作。 3) 执行机构 执行机构主要由伺服电动机或液压伺服机构和机械传动装置等组成。 伺服电动机 液压马达 4) 检测装置 检测装置的任务是测量被控制量(即输出量)，实现反馈控制。 检测位置量的检测装置 自整角机 旋转变压器 检测速度的检测装置 测速发电机 光电编码器 2.伺服系统的分类 1) 根据使用能量的不同，可以将伺服驱动系统分为电气式、液压式和气压式等几种类型。 图2.4.2 伺服驱动系统的种类 表2.4.1 伺服驱动系统的特点及优缺点 功率小，体积大，动作不够平稳；不易小型化；远距离传输困难；工作噪声大、难于伺服 气源方便、成本低；无泄漏污染；速度快、操作比较简单 要求操作人员技术熟练；空气压力源压力为 气 压 式 设备难于小型化；液压源或液压油要求（杂质、温度、测量、质量）严格；易泄漏且有污染 输出功率大，速度快，动作平稳，可实现定位伺服；易与CPU相接；响应快 要求操作人员技术熟练；液压源压力为 液 压 式 瞬时输出功率大；过载差，由于某种原因而卡住时，会引起烧毁事故，易受外部噪声影响 操作简单；编程容易；能实现定位伺服；响应快、易与CPU相接；体积小，动力较大；无污染 可使用商用电源；信号与动力的传送方向相同；有交流和直流之别，需注意电压大小 电 气 式 缺点 优点 特点 种类 图2.4.3 开环伺服系统与闭环伺服系统 2) 按控制方式划分，可分为开环伺服系统和闭环伺服系统。 2.4.2 直流伺服系统（采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统） 1.直流电机的结构及其工作原理 图2.4.4 直流电机的结构 2.直流电机的转速、转矩控制 改变直流电机的转速和转矩的控制方法： ① 作电机转速调节时→可改变电源电压 ② 作电机转矩调节时→可改变电枢电流 1) 线性控制方式 图2.4.5 线性控制方式的原理 晶体管的内电阻变化 控制基 极电压 通过晶体管内电阻消耗功率来控制电机转速。 晶体管工作于不饱和区。 特点：效率较低，不经济。可用于额定功率为数瓦的小电机的控制电路。 2) PWM(Pulse Width Modulation)控制方式 图2.4.6 PWM控制方式 3) 直流电机的PWM控制电路举例 ① 直流电机PWM控制的原理 改变占空比就可以控制电机的转速。 中速 高速 低速 图2.4.7 PWM控制的原理 图2.4.10 PWM控制电路 该二极管用于防止开关时的贯通电流 图2.4.11 鉴幅型直流伺服系统的原理框图 3.鉴幅型直流伺服系统 ① 旋转变压器 旋转变压器是一种输出电压随转角变化的角位移测量装置。 1) 位置检测与信号综合环节 ② 相敏放大器 相敏放大器也称为鉴幅器。它的功能是将交流电压转换为与之成正比的直流电压，并