机电伺服系统(机电伺服系统应用)

海潮机械 2023-01-16 23:48 编辑:admin 281阅读

1. 机电伺服系统应用

伺服电机可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象,可控制速度,位置精度非常准确。

电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可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。

2. 伺服电机 应用

伺服电机在需要精确控制位置的情况下会用到,目前的伺服电机基本原理是:用反馈器件获取电机当前的位置,并通过一定的算法得出输出指令控制电机,形成闭环控制。

伺服电机的工作原理:伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移。因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲。这样和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环。如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来

3. 电气伺服系统

伺服电机为了达到生产的精准控制,电机一般采用三环控制,这主要是为了使伺服电机系统形成闭环控制,所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。

电压映射电流变化,电流映射转矩大小,转矩大小映射转速的变化,转速同时又映射了位置的变化,三环控制是考虑电气与物理融合。以达到非常精准,可靠的控制。

4. 机电伺服系统应用领域

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件,在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲个数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机安设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的,同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到高速的目的。 伺服电机又称执行电机,在自动控制系统中,用作执行元件,把收到的电信号转换成电机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)也就是说伺服电机本身具备发出脉冲的功能,它每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样伺服驱动器和伺服电机编码器的脉冲形成了呼应,所以它是闭环控制,步进电机是开环控制。 步进电机和伺服电机的区别在于:

1、控制精度不同。步进电机的相数和拍数越多,它的精确度就越高,伺服电机取块于自带的编码器,编码器的刻度越多,精度就越高。

2、控制方式不同;一个是开环控制,一个是闭环控制。

3、低频特性不同;步进电机在低速时易出现低频振动现象,当它工作在低速时一般采用阻尼技术或细分技术来克服低频振动现象,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。

4、矩频特性不同;步进电机的输出力矩会随转速升高而下降,交流伺服电机为恒力矩输出,5、过载能力不同;步进电机一般不具有过载能力,而交流电机具有较强的过载能力。6、运行性能不同;步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲现象,交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。7、速度响应性能不同;步进电机从静止加速到工作转速需要上百毫秒,而交流伺服系统的加速性能较好,一般只需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。 综上所述,交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机,但是价格比就不一样了。

5. 伺服电机控制技术

伺服电机扭矩控制是通过稳定线圈电流保持输出转矩恒定。如果是交流,分为同步跟异步,同步的比较麻烦,根据转子的实际位置控制输出,这时候电流与相位是转子位置的函数,如果是异步,实际上通过采样转子速度来控制定子线圈平率就可以实现,当然,还有其他控制方式。

速度恒定,负载增大时,并不是扭矩增大,而是功率增大,也就是电流增大了,伺服电机的扭矩基本是恒定的,除非超出额定速度,此特性可看扭矩速度特性。

6. 机电一体化伺服系统

伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等个五部分。

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,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;执行元件按控制信号的要求,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。

被控对象是指被控制的机构或装置,是直接完成系统目的的主体,一般包括传动系统、执行装置和负载;

检测环节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

7. 机电伺服系统应用范围

750W伺服电机有高惯量和低惯量之分,参数稍有不同,如下:

安装法兰盘尺寸:80mm;

额定电压:AC200V;

额定转矩:2.39N.m,瞬时最大转矩7.1 N.m;

额定电流:4.3Arms,瞬时最大电流12.8 Arms;

额定转速:3000r/min,最大转速4500 r/min;

以上是以科 峰自动 化的伺服为基础数据,提供给您参考一下。

8. 机电伺服控制系统

首先,闭环步进电机是步进电机,步进电机的所有功能特性它都有。而步进电机和伺服电机最大的区别是步进电机是开环控制,伺服电机是闭环控制。所以,当给步进电机配备编码器闭环控制后,从广义上来看,两者是没有什么大的区别。

但是,要详细区分闭环步进电机和伺服电机的不同之处,你需要先了解一下什么是闭环步进电机以及伺服电机的功能和特点。

闭环步进电机和伺服电机主要有以下不同之处:

1.闭环步进电机本体是步进电机,在静止时是绝对静止不动的。伺服电机在停止时无法绝对静止,在负载扰动小或者伺服电机的参数调试良好的情况下,伺服电机始终在正负1个脉冲之间波动,在实际使用时可以适当调整电机刚性来提升它的锁定力矩和性能。

2.闭环步进电机结合了步进电机的特点和伺服的控制方式,所以不会过冲(因为步进电机的特点就是不会过冲)。

伺服电机在由高速转为低速或者静止时,过冲是常有发生的。当控制器发一个脉冲给伺服电机时,伺服电机往往不是走一个脉冲,而是走3个脉冲,然后回退2个脉冲。这对那些环境要求严谨的场景,是绝对不允许的。

3.闭环步进电机调试和使用非常简单,只需要调节驱动器的3个电位器的位置,不仅设备制造商可以使用,而且设备使用商也可以使用,对使用者的要求极低。伺服电机参数较多,调试较困难,需要有经验的工程师调试。

4.闭环步进电机采用真正地正弦波、向量和滤波方式控制电流,最低转速可以控制在0.2转/分,而且电机运行非常平稳和稳定,这一点甚至是伺服电机都无法做到的(一般伺服电机理论上可以做到1转/分,实际的应用场合是无法做到1转/分,大致在5rpm以上)。

5.相对而言伺服电机的精度要高于闭环步进电机。

6.成本上,要实现相同功能的情况下伺服电机的价格要大于同功率闭环步进电机,在性价比上步进电机是有优势的。

9. 机电伺服系统设计

每种型号电机的规格项内均有额定转矩、最大转矩及电机惯量等参数,各参数与负载转矩及负载惯量间必定有相关联系存在,选用电机的输出转矩应符合负载机构的运动条件要求,如加速度的快慢、机构的重量、机构的运动方式(水平、垂直、旋转)等;运动条件与电机输出功率无直接关系,但是一般电机输出功率越高,相对输出转矩也会越高。 因此,不但机构重量会影响电机的选用,运动条件也会改变电机的选用。惯量越大时,需要越大的加速及减速转矩,加速及减速时间越短时,也需要越大的电机输出转矩。 选用伺服电机规格时,依下列步骤进行。 (1)明确负载机构的运动条件要求,即加/减速的快慢、运动速度、机构的重量、机构的运动方式等。 (2)依据运行条件要求选用合适的负载惯最计算公式,计算出机构的负载惯量。 (3)依据负载惯量与电机惯量选出适当的假选定电机规格。 (4)结合初选的电机惯量与负载惯量,计算出加速转矩及减速转矩。 (5)依据负载重量、配置方式、摩擦系数、运行效率计算出负载转矩。 (6)初选电机的最大输出转矩必须大于加速转矩加负载转矩;如果不符合条件,必须选用其他型号计算验证直至符合要求。 (7)依据负载转矩、加速转矩、减速转矩及保持转矩,计算出连续瞬时转矩。 (8)初选电机的额定转矩必须大于连续瞬时转矩,如果不符合条件,必须选用其他型号计算验证直至符合要求。 (9)完成选定。