伺服电机基础PPT演示文稿
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伺服电动机PPT课件
2)磁场控制:通过改变励磁电压大小和方向来改变直 流伺服电动机的转速和转向。(信号加在励磁绕组两端)
采用电枢控制时,其机械特性方程为:
n=
Uc Ce
Ra CeCt 2
T
励磁绕组接与恒压直流电 源Uf上,流过恒定励磁电 流If,产生恒定磁通Φ,将 控制电压Uc加在电枢绕组 上来控制电枢电流Ic,进 而控制电磁转矩T杯型转子
2.工作原理
工作时,在励磁绕组上加单相交流
电Uf,在控制绕组上加控制信号电压 Uc,二者同频率,由于电流If和Ic在相 位上相差90°,它们产生的磁通Φf和 Φc在相位上也相差90°,于是在空间 产生一个两相旋转磁场。此时交流伺
服电动机的转子向某一个方向旋转。
当控制信号电压为零时,如果转子是
“伺服”的含义 Servomechanism “伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思。
伺服电机(servo motor )又称执行电动机,在自动控 制系统中,它的转矩和转速受信号电压控制。当信号电压 的大小和相位发生变化时,电动机的转速和转动方向将非 常灵敏和准确地跟着变化。当信号消失时,转子能及时地 停转。
(2)转子的惯性小,即能实现迅速起动、停转。 (3)控制功率小,过载能力强,可靠性好。 (4)无“自转”现象,伺服电动机在控制电压消失后,应 立即停转;
伺服电动机典型生产厂家 德国西门子,产品外形有:
伺服电机
伺服电机驱动器
日本松下及安川,产品外形有:
松下交流伺服电机及驱动器
安川伺服电机驱动器
驱动器
复习
1.熟悉交流伺服电动机的结构、原理和特点。 2. 熟悉直流伺服电动机的结构、原理和特点。 3.掌握伺服电动机的维护方法。 4.了解伺服驱动器。
采用电枢控制时,其机械特性方程为:
n=
Uc Ce
Ra CeCt 2
T
励磁绕组接与恒压直流电 源Uf上,流过恒定励磁电 流If,产生恒定磁通Φ,将 控制电压Uc加在电枢绕组 上来控制电枢电流Ic,进 而控制电磁转矩T杯型转子
2.工作原理
工作时,在励磁绕组上加单相交流
电Uf,在控制绕组上加控制信号电压 Uc,二者同频率,由于电流If和Ic在相 位上相差90°,它们产生的磁通Φf和 Φc在相位上也相差90°,于是在空间 产生一个两相旋转磁场。此时交流伺
服电动机的转子向某一个方向旋转。
当控制信号电压为零时,如果转子是
“伺服”的含义 Servomechanism “伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思。
伺服电机(servo motor )又称执行电动机,在自动控 制系统中,它的转矩和转速受信号电压控制。当信号电压 的大小和相位发生变化时,电动机的转速和转动方向将非 常灵敏和准确地跟着变化。当信号消失时,转子能及时地 停转。
(2)转子的惯性小,即能实现迅速起动、停转。 (3)控制功率小,过载能力强,可靠性好。 (4)无“自转”现象,伺服电动机在控制电压消失后,应 立即停转;
伺服电动机典型生产厂家 德国西门子,产品外形有:
伺服电机
伺服电机驱动器
日本松下及安川,产品外形有:
松下交流伺服电机及驱动器
安川伺服电机驱动器
驱动器
复习
1.熟悉交流伺服电动机的结构、原理和特点。 2. 熟悉直流伺服电动机的结构、原理和特点。 3.掌握伺服电动机的维护方法。 4.了解伺服驱动器。
伺服电机教学PPT教学PPT学习教案
第21页/共42页
伺服电动机—4.交流永磁伺服系统
交流永磁伺服系统的矢量控制
◎与系统中的电机相对应,永磁交流伺服系统可分为永磁方波交流伺服 系统和永磁正弦波交流伺服系统。 ◎作为伺服电动机,系统要求电机的电磁转矩与输入转矩指令信号必须 是线性关系,通过矢量控制可以得到交流永磁电机的这种线性关系数学 模型。 1)向量(矢量)控制实际上是对电动机定子电流向量相位和幅值的控制 。可采用的控制方法有多种,其中Id=0的控制最为简单,且调速性能好。 2)当永磁体的励磁磁链和直、交轴电感确定后,电机的转矩就取决于定 子电流的空间向量Is,而Is的大小和相位又取决于Id和iq,也就是说控制Id和 iq便可以控制电动机的转矩。一定的转速和转矩对应于一定的I'd和I'q,通 过这两个电流的控制,使实际的Id和iq跟踪指令值I'd和I'q ,便实现了电动 机的转矩和转速控制。
第11页/共42页
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
控制方式
2)相位控制:保 持控制电压的幅值 不变,通过调节控 制电压的相位,即 改变控制电压相对 励磁电压的相位角 ,实现对电机的控 制。
第12页/共42页
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
控制方式
3)幅值-相位控制(或称电 容控制):将励磁绕组串联 电容C后,接到励磁电源上 ,调节控制电压的幅值来改 变电动机的转速时,由于转 子绕组的耦合作用,励磁回 路中的电流If也发生变化, 使Uf及Uca也随之改变。也 就是说,控制电压Uc和Uf 的大小及它们之间的相位角 也都跟着改变。是一种较常 用的控制方式。
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
机械特性和调节特性
信号系数α=Uc/Uf=Uc/U1;从图中看出,幅值控制时异步伺服电动机的 机械特性是一组曲线。只有当有效信号系数αe=1,即圆形旋转磁场时,异 步伺服电动机的理想空载转速才是同步转速。当有效信号系数αe≠1,即 椭圆形旋转磁场时,电机的理想空载转速将低于同步转速。
伺服电动机—4.交流永磁伺服系统
交流永磁伺服系统的矢量控制
◎与系统中的电机相对应,永磁交流伺服系统可分为永磁方波交流伺服 系统和永磁正弦波交流伺服系统。 ◎作为伺服电动机,系统要求电机的电磁转矩与输入转矩指令信号必须 是线性关系,通过矢量控制可以得到交流永磁电机的这种线性关系数学 模型。 1)向量(矢量)控制实际上是对电动机定子电流向量相位和幅值的控制 。可采用的控制方法有多种,其中Id=0的控制最为简单,且调速性能好。 2)当永磁体的励磁磁链和直、交轴电感确定后,电机的转矩就取决于定 子电流的空间向量Is,而Is的大小和相位又取决于Id和iq,也就是说控制Id和 iq便可以控制电动机的转矩。一定的转速和转矩对应于一定的I'd和I'q,通 过这两个电流的控制,使实际的Id和iq跟踪指令值I'd和I'q ,便实现了电动 机的转矩和转速控制。
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
控制方式
2)相位控制:保 持控制电压的幅值 不变,通过调节控 制电压的相位,即 改变控制电压相对 励磁电压的相位角 ,实现对电机的控 制。
第12页/共42页
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
控制方式
3)幅值-相位控制(或称电 容控制):将励磁绕组串联 电容C后,接到励磁电源上 ,调节控制电压的幅值来改 变电动机的转速时,由于转 子绕组的耦合作用,励磁回 路中的电流If也发生变化, 使Uf及Uca也随之改变。也 就是说,控制电压Uc和Uf 的大小及它们之间的相位角 也都跟着改变。是一种较常 用的控制方式。
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
机械特性和调节特性
信号系数α=Uc/Uf=Uc/U1;从图中看出,幅值控制时异步伺服电动机的 机械特性是一组曲线。只有当有效信号系数αe=1,即圆形旋转磁场时,异 步伺服电动机的理想空载转速才是同步转速。当有效信号系数αe≠1,即 椭圆形旋转磁场时,电机的理想空载转速将低于同步转速。
伺服电机与伺服控制系统原理全演示文稿
控制电路简单,不需附加关断电路,开关特性好。 广泛应 用中、小功率直流伺服系统。
U
脉宽
脉宽
脉宽
脉宽
周期不变 周期不变
平均直流电压
ωt
第38页,共47页。
7.3 直流伺服电机及其速度控制
U
Ia +
U T Ton
主要内容
Ea
t
VD
Ua
M
Ea
Ia
t
-
直流电机电压的平均值:
T—脉冲周期,
t
UaT 1 0TEaTTonEa
控制 回路
电流环:电流调节,作用:系统快速性、稳定性改善。
触发脉冲发生器:产生移相脉冲,使可控硅触发角前移或 后移。
主回路:可控硅整流放大器:整流、放大、驱动,使电机转动。
第33页,共47页。
7.3 直流伺服电机及其速度控制
主回路由大功率晶闸管构成的三相全控桥式反并接可逆电路,分 成二大部分( Ⅰ和 Ⅱ ),每部分内按三相桥式连接,二组反并 接,分别实现正转 和反转。
i ——电枢电流
a
i f ——励磁电流
R a ——电枢电路的电阻
R f ——励磁回路的电阻
L a ——电枢回路的自感系数
L f ——励磁回路的自感系数
——电动机的机械角速度
第16页,共47页。
2. 机械系统的转矩平衡方程
Te
T2
T0
J
d
dt
T e ——电磁转矩 T 2 ——负载转矩
T 0 ——空载损耗转矩
与晶闸管调速系统比较,速度调节器和电流调节
器原理一样。不同的是脉宽调制器和功率放大器。
第41页,共47页。
7.3 直流伺服电机及其速度控制 脉宽调制器
U
脉宽
脉宽
脉宽
脉宽
周期不变 周期不变
平均直流电压
ωt
第38页,共47页。
7.3 直流伺服电机及其速度控制
U
Ia +
U T Ton
主要内容
Ea
t
VD
Ua
M
Ea
Ia
t
-
直流电机电压的平均值:
T—脉冲周期,
t
UaT 1 0TEaTTonEa
控制 回路
电流环:电流调节,作用:系统快速性、稳定性改善。
触发脉冲发生器:产生移相脉冲,使可控硅触发角前移或 后移。
主回路:可控硅整流放大器:整流、放大、驱动,使电机转动。
第33页,共47页。
7.3 直流伺服电机及其速度控制
主回路由大功率晶闸管构成的三相全控桥式反并接可逆电路,分 成二大部分( Ⅰ和 Ⅱ ),每部分内按三相桥式连接,二组反并 接,分别实现正转 和反转。
i ——电枢电流
a
i f ——励磁电流
R a ——电枢电路的电阻
R f ——励磁回路的电阻
L a ——电枢回路的自感系数
L f ——励磁回路的自感系数
——电动机的机械角速度
第16页,共47页。
2. 机械系统的转矩平衡方程
Te
T2
T0
J
d
dt
T e ——电磁转矩 T 2 ——负载转矩
T 0 ——空载损耗转矩
与晶闸管调速系统比较,速度调节器和电流调节
器原理一样。不同的是脉宽调制器和功率放大器。
第41页,共47页。
7.3 直流伺服电机及其速度控制 脉宽调制器
《伺服电机精讲》课件
添加标题
添加标题
添加标题
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按照功率分类:大功率伺服电机、 小功率伺服电机
按照用途分类:通用伺服电机、 专用伺服电机
应用领域概述
工业自动化:用 于控制机械设备
的运动和位置
机器人技术:用 于控制机器人的
运动和位置
数控机床:用于 控制机床的加工
精度和速度
医疗设备:用于 控制医疗设备的
运动和位置
航空航天:用于 控制航天器的运
06
伺服电机的未来发展
伺服电机的发展趋势
智能化:通过人工智能技术实现伺服电机的自动控制和优化 节能化:提高伺服电机的能效比,降低能耗 微型化:减小伺服电机的体积和重量,提高其便携性和灵活性 集成化:将伺服电机与其他设备集成,提高系统的整体性能和可靠性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
伺服电机的新技术发展
智能化:通过人 工智能技术实现 伺服电机的自动 控制和优化
转速范围:确定电机的转速范围,如低速、 中速、高速等
控制方式:确定电机的控制方式,如开环、 闭环、半闭环等
精度要求:确定电机的精度要求,如位置、 速度、力矩等
环境条件:考虑电机的工作环境,如温度、 湿度、振动等
成本预算:考虑电机的成本预算,选择合 适的品牌和型号
伺服电机的安装与调试
安装步骤:检查电机、安装底座、固定螺丝、连接电缆等 调试步骤:检查电机、设置参数、测试运行、调整参数等 注意事项:确保电机安装牢固、电缆连接正确、参数设置合理等 常见问题:电机无法启动、运行不稳定、噪音过大等及解决方法
伺服电机的维护与保养
清洁保养:定期清洁电机, 保持清洁,避免灰尘、油污 等影响电机性能
定期检查:检查电机的运行 状态,如温度、振动、噪音 等
伺服电动机PPT课件
23
伺服电动机
怎样消除“自转”现象?
.
24
伺服电动机
当控制电压UC=0,只有励磁电压Uf时, 在单个绕组中通入交流电流产生的单相脉 动磁场可分为两个大小相等、方向相反的 旋转磁场,正向旋转磁场对转子产生拖动 转矩T+,反向旋转磁场对转子产生制动转 矩T-。当增大转子电阻,使sm≥1时,其合 成转矩T在电动机工作状态时成为负值,即 当控制电压消失后,处于单相运行的电动 机由于电磁转矩为制动性质。当电动机正 转时失去控制电压,产生的总转矩T为负 (0<s< 1);而反转时失去控制电压,
变,能在宽广的范围内连续调节。
(2)转子的惯性小,即能实现迅速起动、停转。
(3)控制功率小,过载能力强,可靠性好。
(4)无“自转”现象,伺服电动机在控制电压消失后,
应立即停转;
.
8
伺服电动机
伺服电动机典型生产厂家 德国西门子,产品外形有:
伺服电机
伺服电机驱动器
.
9
伺服电动机
日本松下及安川,产品外形有:
控制电机主要用于自动控制系统和计算装置中,着重于特 性的精度和对控制信号的快速响应等。
普通电机主要用于电力拖动系统中,用来完成机电能量的 转换,着重于启动和运转状态能力指标的要求。
.
3
伺服电动机
控制电机的特点
1.控制电机在自动控制系统和计算装置中作为执行元件、 检测元件和解算元件。
2.控制电机的输出功率较小,一般从数百豪瓦到数百瓦。
控制电机的应用
控制电机在现代工业自动控制系统、现代科学技术和军事 装备中是必不可少的重要设备。如在数控机床、火炮和雷达的 自动定位、飞机的自动驾驶以及医疗等方面都有广泛的应用。
伺服基础培训资料PPT课件
1000RPM)
达1~2万转/分
主要是位置控制 多样化智能化的控制方式 位置/转速/转矩方式
低速时有振动(但用细分型驱动器则可明显 好,运行平滑
改善)
一般较低,细分型驱动时较高
高(具体要看反馈装置的分辨率)
高速时,力矩下降快
力矩特性好,特性较硬
过载时会失步
可3~10倍过载(短时)
大多数为开环控制,也可接编码器,防止失 闭环方式,编码器反馈
駆動 (伺服马达)
感应器数据 (位置,状態)
負荷 (球等)
9
什么叫「伺服放大器」
把供给为了以如指示的旋转角和转速让伺服机制马达 旋转的电力 (电压、电流)的装置称为伺服系统增幅 容器或伺服系统放大器(Amplifier ),简称为「伺服 系统放大器」
伺服放大器的构成伺服放大器的构成
位置
速度
電流
电流 変換
CHENLI
4
1.3 什么叫伺服系统?
生活中自动控制的例子
人根据杯子的水量、无意识地思考需要时间。
水量(少、一半、7成程度、 全满)
开关的关闭
需要时间(需要点時間;快点;慢慢地)
这个时候的人行动 扭开关 监视水龙头的水流 调节开关的大小 监视杯子里的水流 当目标水量接近时 关闭开关
水 道
目標水量
CHENLI
21
• 伺服系统之应用 o 包装印刷行业的应用 • 同步控制能力,张力控制,网络化能力等; • 横切功能:飞剪、追剪等; • 电子凸轮功能 • 无轴(电子轴)传动技术,主要技术供应商为德国的博 世力士乐、伦茨、日本的住友和奥地利的贝加莱,国内 鲜有公司具备此能力,仅北人和松德在做无轴传动的研 究开发。
1过载倍数2电流采样精度11特性步进电机系统伺服电机系统力矩范围中小力矩一般在20nm以下小中大全范围速度范围低一般在2000rpm以下大力矩电机小于1000rpm高可达6000rpm直流伺服电机更可控制方式主要是位置控制多样化智能化的控制方式位置转速转矩方式平滑性低速时有振动但用细分型驱动器则可明显改善好运行平滑精度一般较低细分型驱动时较高高具体要看反馈装置的分辨率矩频特性高速时力矩下降快力矩特性好特性较硬过载特性过载时会失步可310倍过载短时反馈方式大多数为开环控制也可接编码器防止失闭环方式编码器反馈编码器类型光电型旋转编码器增量型绝对值型光电型旋转编码器旋转变压器型响应速度一般运行温度高一般维护性基本可以免维护较好价格较高1213116116位置位置控制控制通过对移动量马达旋转数的控制而达到任意目标的位置
伺服电机及其控制原理-PPT
开环伺服控制回路
位置控制 控制器 (NC装置)
步进 驱动器
步进马达
指令脉冲
脉冲马达
1脉冲 = 1步进角
例 步进角 0.36°的情况 1脉冲 → 0.36°的动作
1000脉冲 → 360°(1圈)
开环伺服控制回路
位置控制 控制器 (NC装置)
步进 驱动器
步进马达
位置 = 脉冲数 速度 = 脉冲频率
42
问题8:伺服电机过热(电机烧毁)。
原因:1、负载惯性(负荷)太大,增大电机和控制器 的容量;2、设备(机械)松动、脱落,重新确认设备 (机械)各部件;3、与驱动器接线错误,确认电机和 控制器名牌,根据说明书检查是否接线错误。4、电机 轴承故障。5、电机故障(接地、缺相等)
43
3.1 伺服控制器概述
伺服驱动器(servo drives) 又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”,是 用来控制伺服电机的一种控制器,其作用类似 于变频器作用于普通交流马达,属于伺服系统 的一部分,主要应用于高精度的定位系统。
44
伺服控制器的作用
1、按照定位指令装置输出的脉冲串,对工件进行定位控制。 2、伺服电机锁定功能:当偏差计数器的输出为零时,如果有外力
34
需要我们注意的是: 伺服电机实际使用当中,必须了解电
机的型号规格,确认好电机编码器的分 辨率,才能选择合适的伺服控制器。
35
松下伺服电机常见故障分析
问题1:对伺服电机进行机械安装时,应该 注意什么问题?
由于每台伺服电机都带有编码器,它是一个十分容易碎 的精密光学器件,过大的冲击力会使其破坏。因而在安 装的过程中要避免对编码器使用过大的冲击力。
开环伺服系统结构简图
数控装置发出脉冲指令,经过脉冲分配和功 率放大后,驱动步进电机和传动件的累积误 差。因此,开环伺服系统的精度低,一般可 达到0.01mm左右,且速度也有一定的限制。
《伺服电机教程》课件
数字信号控制方式是 通过脉冲来控制电机 的旋转角度和速度。
模拟信号控制方式是 通过电压或电流来控 制电机的旋转角度和 速度。
伺服电机的调速原理
伺服电机的调速原理是通过改变输入到电机的电 压或电流来改变电机的旋转速度。
当输入的电压或电流增加时,电机的旋转速度会 增加。
当输入的电压或电流减小时,电机的旋转速度会 减小。
伺服电机的响应特性
01
伺服电机的响应特性是指电机对控制信号的响应速 度和精度。
02
伺服电机的响应速度很快,可以在毫秒级别内完成 位置和速度的控制。
03
伺服电机的精度很高,可以精确地控制电机的旋转 角度和速度。
03 伺服电机的选型 与使用
伺服电机的选型原则
根据负载性质选择
根据负载的重量、摩擦系数、加速度等参数,选择合 适的伺服电机。
02 伺服电机的工作 原理
伺服电机的组成结构
伺服电机主要由定子、转 子、编码器等部分组成。
转子是伺服电机中旋转的 部分,它连接着负载。
定子是伺服电机的主要部 分,它产生磁场,使转子 能够旋转。
编码器是用来检测转子位 置的装置,它与电机轴同 轴安装。
伺服电机的控制方式
伺服电机可以通过模 拟信号或数字信号进 行控制。
《伺服电机教程》ppt课件
目录
• 伺服电机简介 • 伺服电机的工作原理 • 伺服电机的选型与使用 • 伺服电机的发展趋势与未来展望
01 伺服电机简介
伺服电机的定义与工作原理
总结词
理解伺服电机的基本定义和工作原理是掌握其应用的基础。
详细描述
伺服电机是一种能够实现精确控制的电机,它能够将输入的 电信号转换成机械旋转运动或线性位移。伺服电机由定子和 转子组成,通过控制输入电压或电流,可以精确地控制电机 的旋转角度或直线位移。
伺服电机培训课件(PPT 39张)
Pr1.09第二转矩滤波 ↓
3.转矩控制的基本参数调节
参数号 Pr0.01 Pr3.18 Pr3.19 Pr3.20 Pr0.11 Pr3.21
参考值 2 用户指定 用户指定 用户指定 用户指定 用户设置
备注 控制方式选择,固定为“2” 转矩指令选择 转矩指令增益,单位 (×0.1V/100%) 电机旋转逻辑取反, 反馈脉冲数 转矩模式速度限制
速度前馈(speed feedforward)的效果:速度(speed)观测
【实时自动调整流程图】
实行实时自动调整的情况下, 右图表示调整流量。 是 运转是否 实时自动调整这一功能,可 结束 正常? 以进行自动增益切换,自动 设定位置环路增益,速度环 路增益,速度环路积分时间 分析频率(FFT) 把握共振特性 常数、速度观测滤波器、转 矩滤波器、前馈速度,惯量 比等个调整参数,不能更改 ①把握速度环增益的范围 。 ②把握共振点,根据需要使用 按照操作手册进行调整时, 陷波滤波器 需要设定实时自动调整功能 为无效。 出现共振现象时 要求更短的整定时间时
举一个简单例子:有一台机械,是用伺服电机通过V形带传动一个恒定速 度、大惯性的负载。整个系统需要获得恒定的速度和较快的响应特性,分 析其动作过程: 当驱动器将电流送到电机时,电机立即产生扭矩;一开始,由于V形带 会有弹性,负载不会加速到象电机那样快;伺服电机会比负载提前到达设 定的速度,此时装在电机上的偏码器会削弱电流,继而削弱扭矩; 随着V 型带张力的不断增加会使电机速度变慢,此时驱动器又会去增加电流,周 而复始。 在此例中,系统是振荡的,电机扭矩是波动的,负载速度也随之波动。其 结果当然会是噪音、磨损、不稳定了。不过,这都不是由伺服电机引起的, 这种噪声和不稳定性,是来源于机械传动装置,是由于伺服系统反应速度 (高)与机械传递或者反应时间(较长)不相匹配而引起的,即伺服电机响 应快于系统调整新的扭矩所需的时间。 找到了问题根源所在,再来解决当然就容易多了,针对以上例子,您可以: (1)增加机械刚性和降低系统的惯性,减少机械传动部位的响应时间, 如把V形带更换成直接丝杆传动或用齿轮箱代替V型带。(2)降低伺服系 统的响应速度,减少伺服系统的控制带宽,如降低伺服系统的增益参数值。 (3)设置滤波器,陷波等。
【精品】伺服电机基础PPT课件
位置控制
位置指令输入方式
CCW/CW 脉冲列
A/B相位 脉冲列
Pulse+Dir
依据输入的脉波数目、达到 控制马达定位的目的。
位置控制
位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的 频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个 数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过 通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于 位置模式可以对速度和位置都有很严格的控 制,所以一般应用于定位装置。 应用领域如数控机床、印刷机械等等。
低频启动力矩 速度范围
控制方式
精度 过载特性 转矩控制 响应特性 加减速特性 温升 响应速度 价格
变频电机
伺服电机
小
大
低(一般在3000RPM一 高(可达5000RPM),直流 下,大于3000RPM时应 伺服电机更可达1~2万转/分 考虑电机的特殊设计)
一般为开环
多样化智能化的控制方式, 位置/转速/转矩方式
低
高
低
可3~10倍过载(短时)
原理上不可能
适用,可控制静止转矩
低
高
差
好
高
低
一般
高
低
高
力矩范围 速度范围
控制方式
平滑性 精度 矩频特性 过载特性 反馈方式 编码器类型
响应速度 耐振动 温升 维护性 价格
交流伺服与步进电机系统选型比较
步进电机系统
伺服电机系统
中小力矩(一般在20Nm一下)
低(一般在2000RPM一下,大力矩电机小于 1000RPM)
则机械位置解析度(Resolution) =(PB.(1/R))/(PE.4) =0.002(mm) <机械定位精度±0.05(mm)
收益
伺服电机ppt课件
需求。
精度匹配原则
根据系统精度要求选择伺服电 机,确保电机的控制精度能够 满足要求。
转速匹配原则
根据工作转速选择伺服电机, 确保电机能够在合适的转速范 围内工作。
环境适应性原则
考虑伺服电机的环境适应性, 如温度、湿度、防护等级等, 确保电机能够在所需环境中稳
定运行。
使用注意事项
01
02
03
04
初始调试
最大加速度
伺服电机在单位时间内能够产生的最大加速度。最大加速度越大,伺服电机的加 速性能越好。
控制精度
定位精度
伺服电机在定位控制中达到的实际位置与目标位置之间的误 差。定位精度越高,伺服电机的控制精度越高。
重复精度
伺服电机在多次重复同一动作时达到的位置的一致性。重复 精度越高,伺服电机的重复运动控制性能越好。
汽车电子
随着汽车电动化和智能化的发展,伺服电机在汽 车零部件、底盘控制等领域的应用前景广阔。
节能环保要求
能效标准
随着环保意识的提高,各国政府对伺服电机的能效标准提出了更 高的要求。
低碳材料
采用低碳材料和生产工艺,降低伺服电机的碳排放,符合绿色制造 的发展趋势。
回收利用
加强伺服电机的回收利用,降低资源消耗和环境污染,促进可持续 发展。
高精度、快速响应、稳定性好、 低噪音、高效率等。
工作原理
工作原理
伺服电机内部通常包含一个电机和控制器,控制器接收输入信号后,通过电机 产生相应的旋转或直线运动。
控制方式
通过改变输入信号的大小和方向,可以精确控制电机的旋转角度和速度。
伺服电机的分类
直流伺服电机
使用直流电源供电,具 有较高的启动转矩和调
转矩
精度匹配原则
根据系统精度要求选择伺服电 机,确保电机的控制精度能够 满足要求。
转速匹配原则
根据工作转速选择伺服电机, 确保电机能够在合适的转速范 围内工作。
环境适应性原则
考虑伺服电机的环境适应性, 如温度、湿度、防护等级等, 确保电机能够在所需环境中稳
定运行。
使用注意事项
01
02
03
04
初始调试
最大加速度
伺服电机在单位时间内能够产生的最大加速度。最大加速度越大,伺服电机的加 速性能越好。
控制精度
定位精度
伺服电机在定位控制中达到的实际位置与目标位置之间的误 差。定位精度越高,伺服电机的控制精度越高。
重复精度
伺服电机在多次重复同一动作时达到的位置的一致性。重复 精度越高,伺服电机的重复运动控制性能越好。
汽车电子
随着汽车电动化和智能化的发展,伺服电机在汽 车零部件、底盘控制等领域的应用前景广阔。
节能环保要求
能效标准
随着环保意识的提高,各国政府对伺服电机的能效标准提出了更 高的要求。
低碳材料
采用低碳材料和生产工艺,降低伺服电机的碳排放,符合绿色制造 的发展趋势。
回收利用
加强伺服电机的回收利用,降低资源消耗和环境污染,促进可持续 发展。
高精度、快速响应、稳定性好、 低噪音、高效率等。
工作原理
工作原理
伺服电机内部通常包含一个电机和控制器,控制器接收输入信号后,通过电机 产生相应的旋转或直线运动。
控制方式
通过改变输入信号的大小和方向,可以精确控制电机的旋转角度和速度。
伺服电机的分类
直流伺服电机
使用直流电源供电,具 有较高的启动转矩和调
转矩
《伺服电机知识培训》PPT课件
1。技术状况 (1). 当前国内外交流伺服产品的水平 交流伺服系统的相关技术,一直随着用户的需求而不断发展。电动机、 驱动、传感和控制技术等关联技术的不断变化、造就了各种各样的配置。 就电动机而言,可以采用盘式电机、无铁芯电机、直线电机、外转子电机 等,驱动器可以采用各种功率电子元件,传感和反馈装置可以是不同精度、 性能的编码器、旋变和霍尔元件甚至是无传感器技术,控制技术从采用单 片机开始,一直到采用高性能DSP和各种可编程模块,以及现代控制理论的 实用化等等。从2005年11月在德国纽伦堡举办的SPS/IPC/Drives展览上可以 看到世界范围内电气驱动、运动控制和相关软件的最新情况,其中交流伺 服产品的亮点很多,代表了当前的国际水平。 2。 技术发展方向 现代交流伺服系统,经历了从模拟到数字化的转变,数字控制环已经无 处不在,比如换相、电流、速度和位置控制;采用新型功率半导体器件、 高性能DSP加FPGA、以及伺服专用模块(比如IR推出的伺服控制专用引擎)也 不足为奇。
分析当前国内用户的购买因素,占前三位的是稳定可靠性、价格和 服务。这也说明目前国内交流伺服市场还处在较低级的阶段,对性能 和功能的充分利用没有摆在重要位置。从长远来看,伺服厂商的关键 成功因素应该是产品的性价比、可靠性、技术含量、以及市场份额和 品牌影响力。
(2). 国内市场品牌竞争状况 国内交流伺服市场当前品牌竞争情况和10多年前的变频器市场非常
度变化,而且转子速度等于定子速度,所以称“同步”。 (2)、交流异步电机:转子由感应线圈和材料构成。转动 后,定子产生旋转磁场,磁场切割定子的感应线圈,转子 线圈产生感应电流,进而转子产生感应磁场,感应磁场追 随定子旋转磁场的变化,但转子的磁场变化永远小于定子 的变化,一旦等于就没有变化的磁场切割转子的感应线圈, 转子线圈中也就没有了感应电流,转子磁场消失,转子失 速又与定子产生速度差又重新获得感应电流。所以在交流 异步电机里有个关键的参数是转差率就是转子与定子的速 度差的比率。 (3)、对应交流同步和异步电机,变频器就有相应的同步变 频器和异步变频器,伺服电机也有交流同步伺服和交流异 步伺服。当然变频器里交流异步变频常见,伺服则交流同 步伺服常见。 4、交流伺服电机与普通电机还有很多区别,可以参考一下 《电机学》方面的书籍;普通电机通常功率很大,尤其是 启动电流很大,伺服驱动器的电流容量不能满足要求。可 从电机的尺寸就知道原因了。
分析当前国内用户的购买因素,占前三位的是稳定可靠性、价格和 服务。这也说明目前国内交流伺服市场还处在较低级的阶段,对性能 和功能的充分利用没有摆在重要位置。从长远来看,伺服厂商的关键 成功因素应该是产品的性价比、可靠性、技术含量、以及市场份额和 品牌影响力。
(2). 国内市场品牌竞争状况 国内交流伺服市场当前品牌竞争情况和10多年前的变频器市场非常
度变化,而且转子速度等于定子速度,所以称“同步”。 (2)、交流异步电机:转子由感应线圈和材料构成。转动 后,定子产生旋转磁场,磁场切割定子的感应线圈,转子 线圈产生感应电流,进而转子产生感应磁场,感应磁场追 随定子旋转磁场的变化,但转子的磁场变化永远小于定子 的变化,一旦等于就没有变化的磁场切割转子的感应线圈, 转子线圈中也就没有了感应电流,转子磁场消失,转子失 速又与定子产生速度差又重新获得感应电流。所以在交流 异步电机里有个关键的参数是转差率就是转子与定子的速 度差的比率。 (3)、对应交流同步和异步电机,变频器就有相应的同步变 频器和异步变频器,伺服电机也有交流同步伺服和交流异 步伺服。当然变频器里交流异步变频常见,伺服则交流同 步伺服常见。 4、交流伺服电机与普通电机还有很多区别,可以参考一下 《电机学》方面的书籍;普通电机通常功率很大,尤其是 启动电流很大,伺服驱动器的电流容量不能满足要求。可 从电机的尺寸就知道原因了。
《伺服电机教学版》课件
3
电机转矩控制原理
伺服电机通过调整电机的输出转矩,根据负载需求实现精确力矩控制。
伺服电机的控制系统
控制系统的组成
伺服电机的控制系统由位置 控制器、速度控制器和功率 放大器组成。
控制系统的设计流 程
控制系统的设计包括选型、 安装调试和参数优化等阶段。
控制系统的调试和 优化
调试和优化过程包括PID参数 调整、滤波器设置和系统响 应测试等。
3 伺服电机的基本组成部分
伺服电机主要由电机、传感器、控制器和功率放大器组成。
伺服电机的工作原理
1
电机速度控制原理
伺服电机根据输出信号调整电机的速度,通过反馈传感器实时监测电机转速并与 目标速度比较进行调整。
2
电机位置控制原理
伺服电机通过位置传感器实时监测电机位置,并与目标位置比较进行调整,以实 现精确定位控制。
《伺服电机教学版》PPT 课件
这个课件将介绍伺服电机的工作原理、控制系统以及在工业中的应用。我们 将探讨伺服电机的优点和缺点,展望其未来发展趋势。
什么是伺服电机
1 伺服电机的定义
伺服电机是一种能够根据输入信号进行精确位置、速度和转矩控制的电机。
2 伺服电机的分类
伺服电机根据结构和工作方式的不同可以分为交流伺服电机和直流伺服电机。
伺服电机的优点和缺点
伺服电机的优点
高精度、高速度、快速响 应、可靠性高。
伺服电机的缺点
价格较高、复杂性高、对 控制系统要求高。用中的 需求将不断增加。
结论
通过本课件,我们总结了伺服电机的特点和应用,展望了其未来发展趋势。伺服电机在工业中的应用将 不断增加,具有重要的意义和价值。
伺服电机在工业中的应用
自动化生产线
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马达
传动机构
控制装置
驱动器
18
控制系统的构成(2/3)
◎半闭环回路控制(SEMI-CLOSE LOOP) 将位置或速度检出器,装置于马达轴上以取得位置回授信 号及速度回授信号。
位置检出器
马达
传动机构
控制装置
驱动器
19
控制系统的构成(3/3)
◎全闭环回路控制(FULL-CLOSE LOOP) 利用光学尺等位置检出器,直接将物体的位移量 随时的回 授到控制系统。
电机
输出功率(kw) 速度(额定/最大)rpm
超小惯量 MAMA
小
MSMD
惯
MQMA
量
MSMA
中
MDMA
惯
MGMA
量
MFMA
0.1~0.75 0.05~0.75
0.1~0.4 1.0~5.0 0.75~5.0 0.9~4.5 0.4~4.5
5000/6000 3000/5000 3000/5000 3000/5000 2000/3000 1000/2000 2000/3000
上海忆特斯电子有限公司
伺服系统简介
MINAS 系列伺服电机
1
什么是伺服马达
伺服马达之定义: 伺服(Servo)源自于英文「Servant」或 「Sleeve」,即指『马达能够依据命令、忠实的移 动』。
通过检测装置、时时刻刻的监督伺服马达是否依照 所输入的指令移动。
伺服马达之特长: 1.由于转子惯量较小、可达成急加速、急减速、急
马达 传动机构
回授信号
位置检出器(光学尺)
控制装置
驱动器
20
(CNC)
(RS232) (伺服放大器)
(伺服电动机)
(变频器)
(旋转编码器)
(手持操作盒) (机床操作盒)
(分线盒I/O模组)
21
松下伺服驱动器
22
23
松 下 伺 服 电 机 的 基 本 接 线
24
品种齐全
功率到 5kW
30W to 5.0kW
11
速度控制
速度指令输入范围
0 ~ ±10V【正电压->CCW回转】 0 ~ 额定转速
依据输入电压的大小、达到 控制马达输出转速的目的。
12
速度模式
通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速 度的控制,在有上位控制装置的外环控制时速度模 式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直 接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模 式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机 轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接 的最终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在 于可以减少中间传动过程中的误差,增加了整个系 统的定位精度。
15
系统的构成
伺服驱动器 伺服电机
执行机构
人机界面
上位机
16
伺服系统的介绍
按进给伺服系统分类,控制系统的构成可分为: 开环回路控制 半闭环回路控制 全闭环回路控制
17
控制系统的构成(1/3)
◎开环回路控制(OPEN LOOP) 由控制器输出指令讯号,用来驱动马达依指令值位移并且 停止在所指定的位置。
3、使用寿命较短 4、噪音较大 5、响应较差 6、启动转矩为额定 扭矩
AC伺服马达 1、不须定期保养 2、驱动器设计较为复杂 3、使用寿命长 4、噪音小 5、响应快 6、启动转矩为三倍额定 扭矩
4
伺服控制原理
电源
变流器
主回路 平滑回路
逆变器
异步电机 IM
速度检出器
驱动回路 运算回路
电压/电流 检出回路
8
※依据不同的控制系统之需求,在驱动 器中有三种控制模式可供选择 扭矩控制
速度控制
位置控制
9
扭矩控制
扭矩指令输入范围
0 ~ ±10V【正电压->CCW扭力】 0 ~ 额定扭力
依据输入电压的大小、达到 控制马达输出扭力的目的。
10
扭矩控制
扭矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值 来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为 例如10V 对应5Nm的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为 2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转,外部负载等 于2.5Nm时电机不 转,大于2.5Nm时电机反转(通常在有重 力负载情况下产生)。可以通过即时的改变模拟量的设定来 改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的 数值来实现。 应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中, 例如绕线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径 的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化 而改变。
速度检出回路
保护回路
运转命令
控制回路A
控制回路B
5
伺服控制原理
伺服马达与伺服驱动器之间的回授LOOP 1、电流LOOP 伺服马达在驱动时由于负载的关系而产生扭
矩的缘故,使得流进马达的电流增大,一旦 流进马达的电流过大时会造成马达烧毁的情 形。为防止此一情形发生,在马达的输出位 置加入电流感测装置,当马达电流超过一定 电流时,切断伺服驱动器以保护马达。
停等要求。 2.马达小型化 3.具备更精密的位置及速度控制功能。
2
伺服马达之分类
DC 伺服马达
AC 伺服马达
1、线圈会旋转 2、定子为永久磁铁 3、有碳刷及整流子
1、定子为线圈
2、转子为永久磁铁
3、无碳刷及整流子
3
DC 伺服马达与AC 伺服马达之比较
DC伺服马达 1、须定期保养 2、驱动器设计较为 容易
大惯 MHMD 0.2~0.75 3000/5000
量
MHMA 0.5~5.0
2000/3000
25
A4系列伺服电机
1.50W~5KW 2.马达惯量 超低惯量 低惯量 中惯量 高惯量 3.智能化的自动调整 高性能的实时自动调整增
6
伺服控制原理
伺服马达与伺服驱动器之间的回授LOOP
2、速度LOOP 此LOOP是用来检测马达的旋转速度是否依
照指令旋转之用,相对于控制装置所提供之 指令,速度LOOP控制马达的旋转速度。
7
伺服控制原理
3、位置LOOP 此LOOP是用来检测由控制器输出位置控
制指令之后,伺服马达是否移动至指令位置。 相对于位置指令值,当检测值过大或过小时, 控制伺服马达移动其误差值的部份,达到定 位之目的。
13
位置控制
位置指令输入方式
CCW/CW 脉冲列
A/B相位 脉冲列
Pulse+Dir
依据输入的脉波数目、达到 控制马达定位的目的。
14
位置控制
位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的 频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个 数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过 通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于 位置模式可以对速度和位置都有很严格的控 制,所以一般应用于定位装置。 应用领域如数控机床、印刷机械等等。
传动机构
控制装置
驱动器
18
控制系统的构成(2/3)
◎半闭环回路控制(SEMI-CLOSE LOOP) 将位置或速度检出器,装置于马达轴上以取得位置回授信 号及速度回授信号。
位置检出器
马达
传动机构
控制装置
驱动器
19
控制系统的构成(3/3)
◎全闭环回路控制(FULL-CLOSE LOOP) 利用光学尺等位置检出器,直接将物体的位移量 随时的回 授到控制系统。
电机
输出功率(kw) 速度(额定/最大)rpm
超小惯量 MAMA
小
MSMD
惯
MQMA
量
MSMA
中
MDMA
惯
MGMA
量
MFMA
0.1~0.75 0.05~0.75
0.1~0.4 1.0~5.0 0.75~5.0 0.9~4.5 0.4~4.5
5000/6000 3000/5000 3000/5000 3000/5000 2000/3000 1000/2000 2000/3000
上海忆特斯电子有限公司
伺服系统简介
MINAS 系列伺服电机
1
什么是伺服马达
伺服马达之定义: 伺服(Servo)源自于英文「Servant」或 「Sleeve」,即指『马达能够依据命令、忠实的移 动』。
通过检测装置、时时刻刻的监督伺服马达是否依照 所输入的指令移动。
伺服马达之特长: 1.由于转子惯量较小、可达成急加速、急减速、急
马达 传动机构
回授信号
位置检出器(光学尺)
控制装置
驱动器
20
(CNC)
(RS232) (伺服放大器)
(伺服电动机)
(变频器)
(旋转编码器)
(手持操作盒) (机床操作盒)
(分线盒I/O模组)
21
松下伺服驱动器
22
23
松 下 伺 服 电 机 的 基 本 接 线
24
品种齐全
功率到 5kW
30W to 5.0kW
11
速度控制
速度指令输入范围
0 ~ ±10V【正电压->CCW回转】 0 ~ 额定转速
依据输入电压的大小、达到 控制马达输出转速的目的。
12
速度模式
通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速 度的控制,在有上位控制装置的外环控制时速度模 式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直 接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模 式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机 轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接 的最终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在 于可以减少中间传动过程中的误差,增加了整个系 统的定位精度。
15
系统的构成
伺服驱动器 伺服电机
执行机构
人机界面
上位机
16
伺服系统的介绍
按进给伺服系统分类,控制系统的构成可分为: 开环回路控制 半闭环回路控制 全闭环回路控制
17
控制系统的构成(1/3)
◎开环回路控制(OPEN LOOP) 由控制器输出指令讯号,用来驱动马达依指令值位移并且 停止在所指定的位置。
3、使用寿命较短 4、噪音较大 5、响应较差 6、启动转矩为额定 扭矩
AC伺服马达 1、不须定期保养 2、驱动器设计较为复杂 3、使用寿命长 4、噪音小 5、响应快 6、启动转矩为三倍额定 扭矩
4
伺服控制原理
电源
变流器
主回路 平滑回路
逆变器
异步电机 IM
速度检出器
驱动回路 运算回路
电压/电流 检出回路
8
※依据不同的控制系统之需求,在驱动 器中有三种控制模式可供选择 扭矩控制
速度控制
位置控制
9
扭矩控制
扭矩指令输入范围
0 ~ ±10V【正电压->CCW扭力】 0 ~ 额定扭力
依据输入电压的大小、达到 控制马达输出扭力的目的。
10
扭矩控制
扭矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值 来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为 例如10V 对应5Nm的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为 2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转,外部负载等 于2.5Nm时电机不 转,大于2.5Nm时电机反转(通常在有重 力负载情况下产生)。可以通过即时的改变模拟量的设定来 改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的 数值来实现。 应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中, 例如绕线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径 的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化 而改变。
速度检出回路
保护回路
运转命令
控制回路A
控制回路B
5
伺服控制原理
伺服马达与伺服驱动器之间的回授LOOP 1、电流LOOP 伺服马达在驱动时由于负载的关系而产生扭
矩的缘故,使得流进马达的电流增大,一旦 流进马达的电流过大时会造成马达烧毁的情 形。为防止此一情形发生,在马达的输出位 置加入电流感测装置,当马达电流超过一定 电流时,切断伺服驱动器以保护马达。
停等要求。 2.马达小型化 3.具备更精密的位置及速度控制功能。
2
伺服马达之分类
DC 伺服马达
AC 伺服马达
1、线圈会旋转 2、定子为永久磁铁 3、有碳刷及整流子
1、定子为线圈
2、转子为永久磁铁
3、无碳刷及整流子
3
DC 伺服马达与AC 伺服马达之比较
DC伺服马达 1、须定期保养 2、驱动器设计较为 容易
大惯 MHMD 0.2~0.75 3000/5000
量
MHMA 0.5~5.0
2000/3000
25
A4系列伺服电机
1.50W~5KW 2.马达惯量 超低惯量 低惯量 中惯量 高惯量 3.智能化的自动调整 高性能的实时自动调整增
6
伺服控制原理
伺服马达与伺服驱动器之间的回授LOOP
2、速度LOOP 此LOOP是用来检测马达的旋转速度是否依
照指令旋转之用,相对于控制装置所提供之 指令,速度LOOP控制马达的旋转速度。
7
伺服控制原理
3、位置LOOP 此LOOP是用来检测由控制器输出位置控
制指令之后,伺服马达是否移动至指令位置。 相对于位置指令值,当检测值过大或过小时, 控制伺服马达移动其误差值的部份,达到定 位之目的。
13
位置控制
位置指令输入方式
CCW/CW 脉冲列
A/B相位 脉冲列
Pulse+Dir
依据输入的脉波数目、达到 控制马达定位的目的。
14
位置控制
位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的 频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个 数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过 通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于 位置模式可以对速度和位置都有很严格的控 制,所以一般应用于定位装置。 应用领域如数控机床、印刷机械等等。