伺服系統的組成和原理?

伺服系統亦稱隨動系統,屬於自動控制系統,用來控制被控物件的位置或轉角,使其能自動地、連續地、精確地復現輸入指令的變化規律。

隨著微電子、電力半導體和電機制造技術的進步,高效能伺服系統在鐳射加工、機器人、數控車床、大規模積體電路製造辦公自動化裝置、雷達等高科技領域都有廣泛應用。

因此,開展伺服系統的研究具有現實意義。

伺服系統的組成和原理

工具/原料

永磁伺服電動機

編碼器

PLC

方法/步驟

伺服系統組成:

系統主要由觸控式螢幕、PLC、伺服驅動器、永磁同步伺服電機組成,其中伺服電機是運動的執行機構,對其進行位置、速度和電流三環控制,從而達到使用者的功能要求。

伺服系統的組成和原理

永磁同步伺服電機:

伺服電動機又稱執行電動機,在自動控制系統中,用作執行元件,把所收到的電訊號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。

分為直流和交流伺服電動機兩大類,交流伺服電動機又分為非同步伺服電動機和同步伺服電動機。

(1)調速範圍寬,改變控制電壓,要求伺服電動機的轉速在寬廣的範圍內連續調節;

(2)機械特性和調節特性為線性,線性的機械特性和調節特性有利於提高控制系統的精度;

(3)無“自轉”現象,伺服電動機在控制電壓消失後,應立即停轉;

(4)動態響應快,伺服電動機的機電時間常數要小,而它的堵轉轉矩要大,轉動慣量要小小,改變控制電壓時電機的轉速能快速響應。

伺服系統的組成和原理

伺服系統的組成和原理

伺服系統的組成和原理

永磁同步電動機的空間向量控制:

由於交流永磁伺服電機(PMSM) 採用的是永久磁鐵勵磁,其磁場可以視為是恆定,同時交流永磁伺服電機的電機轉速就是同步轉速即其轉差為零,這些條件使得交流伺服驅動器在驅動交流永磁伺服電機時的數學模型的複雜程度得以大大的降低。

如圖所示,可以看出,系統是基於測量電機的兩相電流反饋( la、lb) 和電機位置。將測得的相電流(la 、lb ) 結合位置資訊,經座標變化(從a ,b ,c 座標系轉換到轉子d ,q 座標系) ,得到 ld,lq 分量,分別進入各自的電流調節器。電流調節器的輸出經過反向座標變化(從d ,q 座標系轉換到a ,b ,c 座標系) ,得到三相電壓指令。控制晶片通過這三相電壓指令,經過反向、延時後,得到6 路PWM 波輸出到功率器件,控制電機執行。系統在不同指令輸入方式下,指令和反饋通過相應的控制調節器,得到下一級的參考指令。在電流環中,d ,q 軸的轉矩電流分量( lq)是速度控制調節器的輸出或外部給定。而一般情況下,磁通分量為零( ld= 0) ,但是當速度大於限定值時,可以通過弱磁( ld< 0) ,得到更高的速度值。

伺服系統的組成和原理

位置訊號的檢測-編碼器:

編碼器(encoder)是將訊號或資料進行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和儲存的訊號形式的裝置。編碼器把角位移或直線位移轉換成電訊號,前者成為碼盤,後者稱碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種.接觸式採用電刷輸出,以電刷接觸導電區或絕緣區來表示程式碼的狀態是“1”還是“0”;非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件,採用光敏元件時以透光區和不透光區來表示程式碼的狀態是“1”還是“0”,通過“1”和“0”的二進位制編碼來將採集來的物理訊號轉換為機器碼可讀取的電訊號用以通訊、傳輸和儲存。

伺服系統的組成和原理

總結:

伺服系統選擇控制方式,進行引數設定,完成伺服系統的相應控制過程。

設定合適的引數,使輸出能夠快速準確地復現輸入訊號,滿足了伺服系統的高速、高精度的要求。

伺服系統的組成和原理

伺服系統的組成和原理

注意事項

伺服系統亦稱隨動系統,屬於自動控制系統,用來控制被控物件的位置或轉角,使其能自動地、連續地、精確地復現輸入指令的變化規律。

伺服電機是運動的執行機構,對其進行位置、速度和電流三環控制

編碼器把角位移或直線位移轉換成電訊號

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