伺服系统的工作原理(伺服驱动系统的工作原理与组成)

海潮机械 2023-02-01 22:15 编辑:admin 224阅读

1. 伺服驱动系统的工作原理与组成

伺服系统:是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。伺服的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理,使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制的非常灵活方便。伺服电机工作原理:

伺服电机又称执行电动机,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。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。

伺服电机是一个典型闭环反馈系统,减速齿轮组由电机驱动,其终端(输出端)带动一个线性的比例电位器作位置检测,该电位器把转角坐标转换为一比例电压反馈给控制线路板,控制线路板将其与输入的控制脉冲信号比较,产生纠正脉冲,并驱动电机正向或反向地转动,使齿轮组的输出位置与期望值相符,令纠正脉冲趋于为0,从而达到使伺服电机精确定位的目的。

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)。

  一、交流伺服电动机

  交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。

  交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。

  交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。

2. 伺服驱动器结构及系统原理

从应用的角度出发来分析伺服驱动器应该工作在位置、速度还是力矩模式下。如晶圆搬运、抓取应用。

抓取时:需要机器人精准点到点定位,这个时候伺服驱动器可以工作在位置模式下,去保证可以定位到负载,抓到负载后为防止负载掉下来,每个关节都需要输出一定的保持力矩,只要这个力够了,就可以维持抓住负载这个状态,所以这个时候,驱动器本质上也工作在位置模式就可以。

所以,对于抓取,伺服驱动器工作在位置模式,控制器只需要下发位置指令和执行抓取动作。

如果有双编码器,还可以在控制器上做位置全闭环。

搬运时:这个时候机器人走的是一定的轨迹。

控制器根据客户所需要的轨迹,实时计算每个伺服电机的位置,将位置指令下发给驱动器,故驱动器工作在位置模式。

对于拧螺丝应用。

力矩控制很重要,这个时候,驱动器就可以工作在力矩模式,按照工艺的要求在不同的位置输出合适的力矩。

这个时候,速度、位置控制都可以在控制器中完成。

多关节机器人包含三个控制部分:控制器,驱动器,电机。驱动器一般都支持三种模式:力矩,速度,位置。这三种模式都可以切换的。

控制器可以做一些复杂的多轴同步,轨迹规划。

控制器通过现场总线下发运动指令。

个人认为,应该结合具体应用的特点,以及控制器和驱动器的特点,来决定应该把位置闭环放在驱动器上还是控制器上。(以上仅供大家参考,如有疏漏不合适的地方,还请包涵指正,谢谢!)

3. 伺服驱动器工作原理及工作方式

伺服电机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。伺服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。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。伺服电机的工作原理:

1、伺服系统(servomechanism)是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,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,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护不方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。

2、交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,最高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。

3、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)。交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别:交流伺服要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单,便宜。

4. 伺服驱动器的作用与原理

原理是这样的,伺服驱动器控制电机转一定的距离,由固定在电机上的编码器反馈已转动的距离,驱动器根据编码器的反馈再来调整距离,就是闭环反馈系统。

而PLC编程控制伺服的方式有很多种,

比如欧姆龙的可以编程根据转动距离计算输出脉冲,直接由脉冲控制伺服动作。

比如西门子的可以直接组态设置每转距离,只需在程序中设置距离,由组态自动根据距离输出对应的脉冲数。

现在还有总线伺服驱动器,通过通讯通知伺服驱动转动一定的脉冲或距离;或者PLC仅控制伺服转速,通过把编码器值反馈到PLC,将PLC放入反馈系统中,进行控制。

5. 伺服驱动器的结构和工作原理

伺服控制器又称伺服驱动器、伺服放大器,是一种用于控制伺服电机的控制器,其功能类似于作用在普通交流电机上的变频器,属于伺服系统的一部分。

1、伺服控制器的用途

主要用于高精度定位系统。伺服电机一般由位置、速度和转矩控制,实现传动系统的高精度定位.它是目前传输技术的高端产品.

2、伺服控制器的结构

伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,可以实现更复杂的控制算法,实现数字化、网络化和智能化。智能功率模块(IPM)广泛应用于电力设备中。IPM集成了驱动电路,具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测和保护电路。主电路还增加了软启动电路,以减少启动过程对驱动器的影响。

3、伺服控制器工作原理

其次,介绍了伺服控制器的工作原理。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电能进行整流,得到相应的直流电流。经过三相电源整流后,再通过三相正弦脉宽调制电压型逆变器变频驱动三相永磁同步交流伺服电机。动力传动单元的整个过程可以简单地说成是交-直-交的过程。整流单元(AC-DC)的主电路为三相全桥不控整流电路

6. 简述伺服系统的工作原理

伺服系统(servo mechanism)是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。

伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,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,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。

7. 伺服驱动电路工作原理

工作原理:伺服驱动系统的控制对象是机床坐标轴的位移和速度,执行机构是伺服电机或步进 电动机;对输入指令信号进行控制和功率放大的部分 称为伺服放大器(亦称驱动器、伺服单元等),它是伺服驱动的核心。

伺服系统本质上是一种随动系统。只不过被控量是位移或是其对时间的导数。如果要问什么是随动系统,就是一个系统的输出尽可能以最快,最精确的方式复现输入信号。其衡量的指标有超调量、延迟。

伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。伺服的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理,使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制的非常灵活方便。

伺服系统主要由三部分组成:控制器,功率驱动装置,反馈装置和电动机。控制器按照数控系统的给定值和通过反馈装置检测的实际运行值的差,调节控制量。

功率驱动装置作为系统的主回路,一方面按控制量的大小将电网中的电能作用到电动机之上,调节电动机转矩的大小,另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换为电动机所需的交流电或直流电;电动机则按供电大小拖动机械运转。

扩展资料

一、伺服驱动系统的作用主要是两个方面

1、使坐标 轴按照数控装置给定的速度运行。

2、使坐标轴按照 数控装置给定的位置定位。

二、数控机床对伺服驱动系统的要求

1、进给速度调速范围大:5mm/min,10m/min;

2、位移精度要高:全程积累误差≤±5μm,与脉冲当量有关,δ↓,Δ↓;

3、跟随误差要小:闭环自控系统动态性能要好;

4、伺服系统的工作稳定性要好:抗干扰能力强, 速度均匀,平稳,粗糙度低,过载4~6倍,低 速爬行工作可靠,抗干扰性强。

8. 伺服驱动控制原理

工作原理:交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,最高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。

控制方式:用户通过对伺服驱动器的控制操作,伺服驱动器转换为对应的三相电输出进行控制。对伺服驱动器的控制操作方式,有三种的控制方式 位置,速度和转矩控制。