伺服基礎(chǔ)培訓(xùn)資料(1)

1、1整理ppt整理ppt2AC 伺服機(jī)制系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的分類伺服系統(tǒng)的分類伺服的概述伺服的概述伺服系統(tǒng)的基本構(gòu)成伺服系統(tǒng)的基本構(gòu)成伺服的工作原理伺服的工作原理伺服的控制方式伺服的控制方式伺服的應(yīng)用伺服的應(yīng)用課程大綱整理ppt31.1 伺服的概述來源于動詞來源于動詞；服從服從、服務(wù)服務(wù)。根據(jù)目標(biāo)值的指令根據(jù)目標(biāo)值的指令, ,迅速地自動作出動作反映的電機(jī)迅速地自動作出動作反映的電機(jī)。伺服系統(tǒng)也可以稱謂是伺服機(jī)構(gòu)伺服系統(tǒng)也可以稱謂是伺服機(jī)構(gòu)。省略省略“機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)”和和“機(jī)械裝置機(jī)械裝置”來看，伺服系統(tǒng)是有目的自行控制來看，伺服系統(tǒng)是有目的自行控制。所謂控制，是指按照目的運(yùn)行。也就是不由人手帶動某些裝置，而

2、是所謂控制，是指按照目的運(yùn)行。也就是不由人手帶動某些裝置，而是自己按照設(shè)定目的來控制對象自己按照設(shè)定目的來控制對象。什么是伺服什么是伺服整理ppt41.2什么叫自動控制？自動控制的三種舉例自動控制的三種舉例: :處理連續(xù)變化的對象，如溫度、圧力、流量。如將維持水位等數(shù)值作為控制對象。 通過電壓和頻率控制電線、紙和軟片的張力、以及將水車和渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速等保持到一定值作為控制對象。工作母機(jī)的刀臺送行和機(jī)器人的運(yùn)作、以及其他很多行業(yè)那樣將機(jī)械的控制、物體的機(jī)械式的位置作為控制對象。 處理控制處理控制自動調(diào)整自動調(diào)整伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)整理ppt51.3什么叫伺服系統(tǒng)？生活中自動控制的例子生活中自動控制的例

3、子u 水量（少、一半、7成程度、全滿）u 需要時(shí)間（需要點(diǎn)時(shí)間；快點(diǎn)；慢慢地）這個(gè)時(shí)候的人行動這個(gè)時(shí)候的人行動扭開關(guān)監(jiān)視水龍頭的水流調(diào)節(jié)開關(guān)的大小監(jiān)視杯子里的水流當(dāng)目標(biāo)水量接近時(shí)關(guān)閉開關(guān)眼水道 腦：提出要 求、指示判斷指示開關(guān)的關(guān)閉水量水流目標(biāo)水量信息人根據(jù)杯子的水量、無意識地思考需要時(shí)間。指示：手（肌肉）指揮整理ppt6從系統(tǒng)組成元件的性質(zhì)來看: 有電氣伺服系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)和電氣-液壓伺服系統(tǒng)及電氣-電氣伺服系統(tǒng)等從系統(tǒng)輸出量的物理性質(zhì)來看: 有速度或加速度伺服系統(tǒng)和位置伺服系統(tǒng)等從系統(tǒng)中所包含的元件特性和信號作用特點(diǎn)來看: 有模擬式伺服系統(tǒng)和數(shù)字式伺服系統(tǒng)從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看: 有單回伺

4、服系統(tǒng)、多回伺服系統(tǒng)和開環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。整理ppt7A、開環(huán)-即無位置反饋的系統(tǒng)其驅(qū)動元件主要是功率步進(jìn)電機(jī)或液壓脈沖馬達(dá)。它的結(jié)構(gòu)簡單、易于控制，但缺點(diǎn)是精度差，低速不平穩(wěn)，扭矩小。一般用于輕載負(fù)載變化不大或經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上。B、閉環(huán)-誤差控制隨動隨動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的誤差，是CNC輸出的位置指令和機(jī)床工作臺實(shí)際位置的差值。主要由執(zhí)行元件、檢測單元、比較環(huán)節(jié)、驅(qū)動電路和機(jī)床5部分組成。電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件A相、B相C相、f、n CNC插補(bǔ)指令脈沖頻率f脈沖個(gè)數(shù)n換算脈沖環(huán)形分配變換功率放大整理ppt8半閉環(huán)伺服系統(tǒng)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示，是從驅(qū)動裝置(常用

5、伺服電機(jī))或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測，不是直接檢測運(yùn)動部件的實(shí)際位置。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元+-電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋整理ppt9負(fù)荷負(fù)荷（球等球等）指令指令控制器控制器等等感應(yīng)器數(shù)據(jù)感應(yīng)器數(shù)據(jù) ( (位置位置, ,狀態(tài)）狀態(tài)）駆動駆動（伺服馬達(dá)伺服馬達(dá)）控制控制 （伺服放大器伺服放大器）反饋反饋器器（感應(yīng)器）（感應(yīng)器）伺服馬達(dá)伺服馬達(dá)指令信號指令信號（位置、速度、（位置、速度、力矩力矩）反饋反饋信號信號（位置、完（位置、完成成信號、信號、狀態(tài)信號）狀態(tài)信號）整理ppt10伺服放大器的構(gòu)成伺服放大器的構(gòu)成什么

6、叫什么叫伺服放大器伺服放大器 把供給為了以如指示的旋轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速讓伺服機(jī)制馬達(dá)把供給為了以如指示的旋轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速讓伺服機(jī)制馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的電力旋轉(zhuǎn)的電力 （電壓、電流）的裝置稱為伺服系統(tǒng)增幅（電壓、電流）的裝置稱為伺服系統(tǒng)增幅容器或伺服系統(tǒng)放大器（容器或伺服系統(tǒng)放大器（Amplifier Amplifier ），簡稱為），簡稱為伺伺服系統(tǒng)放大器服系統(tǒng)放大器位置位置電流電流速度速度電流電流変換変換伺服電機(jī)伺服電機(jī)位置位置環(huán)環(huán)速度速度環(huán)環(huán)電流電流環(huán)環(huán)速度速度感應(yīng)器感應(yīng)器位置位置感應(yīng)器感應(yīng)器伺服系統(tǒng)放大器伺服系統(tǒng)放大器基本基本構(gòu)成圖構(gòu)成圖整理ppt11 主回路部分主回路部分o 整流單元（四相限電源）o 逆變單

7、元o 電流傳感器功率單元IPM和PIM之分，有集成模塊和分離IGBT結(jié)構(gòu)伺服主回路和變頻器的最大區(qū)別是：1、過載倍數(shù)2、電流采樣精度整理ppt12特性步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)伺服電機(jī)系統(tǒng)力矩范圍中小力矩（一般在20Nm以下）小、中、大，全范圍速度范圍低（一般在2000RPM以下，大力矩電機(jī)小于1000RPM）高（可達(dá)6000RPM）,直流伺服電機(jī)更可達(dá)12萬轉(zhuǎn)/分控制方式主要是位置控制 多樣化智能化的控制方式位置/轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩方式平滑性低速時(shí)有振動（但用細(xì)分型驅(qū)動器則可明顯改善）好，運(yùn)行平滑精度一般較低，細(xì)分型驅(qū)動時(shí)較高高（具體要看反饋裝置的分辨率）矩頻特性高速時(shí)，力矩下降快力矩特性好，特性較硬 過載特性過

8、載時(shí)會失步可310倍過載（短時(shí)）反饋方式大多數(shù)為開環(huán)控制，也可接編碼器，防止失步閉環(huán)方式，編碼器反饋編碼器類型光電型旋轉(zhuǎn)編碼器（增量型/絕對值型）光電型旋轉(zhuǎn)編碼器,旋轉(zhuǎn)變壓器型 響應(yīng)速度一般快 耐振動好一般（旋轉(zhuǎn)變壓器型可耐振動）溫升運(yùn)行溫度高一般 維護(hù)性基本可以免維護(hù)較好 價(jià)格低較高整理ppt13伺服系統(tǒng)控制伺服系統(tǒng)控制整理ppt14u位置位置控制控制通過對移動量（馬達(dá)旋轉(zhuǎn)數(shù)）的控制而達(dá)到任意目 標(biāo)的位置。位置控制通常有以下兩種情況：位置控制通常有以下兩種情況： 控制只限于最終的位置的情況。（）控制移動中途的路線的情況。（軌跡控制、）位置位置環(huán)環(huán)速度環(huán)速度環(huán)電流環(huán)電流環(huán)M+脈沖脈沖列列+力矩

9、力矩指令指令偏差偏差計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器位置位置感應(yīng)感應(yīng)上位機(jī)速度指令速度指令整理ppt15速度速度控制控制通過對轉(zhuǎn)速控制而達(dá)到任意目任意目標(biāo)轉(zhuǎn)速。標(biāo)轉(zhuǎn)速。在速度控制時(shí)，就算馬達(dá)有負(fù)載，指令速度與實(shí)際速度差（穩(wěn)定穩(wěn)定速度速度偏差）偏差）為為。速度指令速度指令VcmdVcmd1000馬達(dá)轉(zhuǎn)速馬達(dá)轉(zhuǎn)速(min-1)(min-1)20產(chǎn)生力矩產(chǎn)生力矩速度速度感應(yīng)感應(yīng)放大器放大器速度環(huán)速度環(huán)電流環(huán)電流環(huán)M+速度指令速度指令（模擬量模擬量）+力矩指令力矩指令1.15速度控制整理ppt16輸入：使之產(chǎn)生力矩的指令值放大器放大器產(chǎn)生力矩產(chǎn)生力矩力矩指令力矩指令（不可控制轉(zhuǎn)速不可控制轉(zhuǎn)速）+負(fù)載扭矩產(chǎn)生扭矩馬達(dá)被動停

10、止負(fù)載扭矩產(chǎn)生扭矩馬達(dá)自行控制停止負(fù)載扭矩產(chǎn)生扭矩停止負(fù)載力矩負(fù)載力矩TcmdTlTV0+Tps1.14力矩控制整理ppt17馬達(dá)軸馬達(dá)軸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子（永久磁石）（永久磁石）定子（線圈）定子（線圈）剎車（可選）剎車（可選）感應(yīng)器感應(yīng)器軸承軸承剎車剎車感應(yīng)器感應(yīng)器定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)整理ppt18伺服電機(jī)的編碼器伺服電機(jī)的編碼器（3）檢測裝置o 數(shù)字傳感器 增量型和絕對型o 碼盤刻線的差別o 絕對式編碼器2的n次方道刻線，不受不受停電、干擾、速度、電氣響應(yīng)的影響的,尤其是高精度又要高速的情況下，增量細(xì)分是無法滿足要求的。19整理ppt絕對法（絕對）的多結(jié)構(gòu)的通道檢測直絕對法（

11、絕對）的多結(jié)構(gòu)的通道檢測直言不諱特殊代碼到磁盤言不諱特殊代碼到磁盤 。絕對絕對方式方式 增量增量方式方式當(dāng)光電編碼器的軸轉(zhuǎn)動時(shí)當(dāng)光電編碼器的軸轉(zhuǎn)動時(shí)A A、B B兩根線都產(chǎn)生脈沖兩根線都產(chǎn)生脈沖輸出輸出,A,A、B B兩相脈沖相差兩相脈沖相差9090度相位角，由此可測度相位角，由此可測出光電編碼器轉(zhuǎn)動方向與電機(jī)轉(zhuǎn)速。如果出光電編碼器轉(zhuǎn)動方向與電機(jī)轉(zhuǎn)速。如果A A相脈相脈沖比沖比B B相脈沖超前則光電編碼器為正轉(zhuǎn)相脈沖超前則光電編碼器為正轉(zhuǎn), ,否則為反否則為反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn).Z .Z線為零脈沖線線為零脈沖線 。旋轉(zhuǎn)盤構(gòu)旋轉(zhuǎn)盤構(gòu)造造AB整理ppt20機(jī)械加工機(jī)械加工成型機(jī)成型機(jī)醫(yī)療器械醫(yī)療器械一般工業(yè)設(shè)備

12、一般工業(yè)設(shè)備機(jī)器人機(jī)器人半導(dǎo)體設(shè)備半導(dǎo)體設(shè)備整理ppt21伺服系統(tǒng)之應(yīng)用o 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用 同步能力，快速響應(yīng)能力，低速穩(wěn)態(tài)控制能力； 匹配NC控制器的能力，網(wǎng)絡(luò)化能力等 中高端產(chǎn)品的供應(yīng)商集中在西門子、Fanuc等o 主要是強(qiáng)調(diào)軌跡控制和插補(bǔ)控制能力。整理ppt22伺服系統(tǒng)之應(yīng)用o 包裝印刷行業(yè)的應(yīng)用 同步控制能力，張力控制，網(wǎng)絡(luò)化能力等； 橫切功能：飛剪、追剪等； 電子凸輪功能 無軸（電子軸）傳動技術(shù)，主要技術(shù)供應(yīng)商為德國的博世力士樂、倫茨、日本的住友和奧地利的貝加萊，國內(nèi)鮮有公司具備此能力，僅北人和松德在做無軸傳動的研究開發(fā)。 主要是同步控制整理ppt23多關(guān)節(jié)機(jī)器人多關(guān)節(jié)機(jī)器人伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)腕軸腕軸、體、體軸軸、旋回、旋回軸等軸等軸軸使用使用絕對式編碼器絕對式編碼器光診斷設(shè)備光診斷設(shè)備CTCT、MRIMRI等床的旋轉(zhuǎn)軸等床的旋轉(zhuǎn)軸、床的床的上下上下軸軸、水平、水平軸軸整理ppt24伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)軸定位軸定位、以及搬送軸以及搬送軸使用多軸使用多軸整理ppt25金屬加工金屬加工伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)軸軸軸軸軸軸軸軸使用使用攻絲機(jī)攻絲