伺服系统培训(高端培训)
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交流伺服系统培训资料
交流永磁同步伺服系统一、伺服驱动器应用的场合：成功案例：车床、袜机、横机、绣花机、织编机、内衣机、制涮机、磨床、渔网机、包装机、塑料机、内圆切机、自动送料机、制袋机、雕刻机、喷绘机、绕线机、弯管机、丝网印刷机、钻孔机等。
二、元器件命名规则2.1 贴片电容的命名：0805-CG-102-J-500-NT0805:是指该贴片电容的尺寸大小，是用英寸表示的08表示长度是0.08英寸，05表示宽度为0.05英寸。
CG: 表示做这种电容要求用的材质。
102：是指电容容量，前两位是有效数字，10×10^2=1000PF.J: 要求电容的容值达到的误差精度为5%。
F为1%。
500：是要求电容承受的耐压为50V，同样500前两位是有效数字，后面是指多少个零。
N: 是指端头材料，现在一般的端头都是指三层电极。
T::包装方式：T表示编带包装，B表示塑料盒包装。
2.2 贴片电阻的命名：R-S-05-K-102-J-TR:表示电阻S：提升功率（还有一种C:表示常规功率）05：表封装（01=0201，02=0402，03=0603，05=0805，06=1206，1210=1210，1812=1812，10=2010，12=2512）K:表示温度系数。
（W=200PPM,V=400PPM,K=100PPM,L=250PPM）102：阻值大小。
（前两位为有效位，后一位为指数位。
102=10×10^2=1000欧。
J;表示精度。
T:表示包装。
三、伺服系统基本结构交流永磁同步电机伺服系统主要由伺服控制单元，功率驱动单元，通讯接口单元，伺服电机及相应反馈检测器件组成，其结构组成如图所示。
其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等。
全数字化的永磁同步电机伺服控制系统集先进控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度。
高性能要求的伺服领域，同时智能化已成为了现代伺服驱动系统的一个发展趋势。
（1）功率驱动单元功率驱动单元采用三相全桥不控整流，三相正弦PWM电压型逆变器的AC-DC-AC结构。
伺服控制系统知识培训(高端培训)
来的直流电压
U△- 三角波
U△
R1
U Sr
R1
+ +12V
USC
R2
-
R3
USC- 脉宽调制器的输出（US r+U△）
调制波形图
U S r +U △
-12V
U S r +U △
+U S r
t
o
o
t
-U S r
t
USr为0时
t
US r为正时
t
USr为负时
t
调制出正负脉宽一样 调制出脉宽较宽的 调制出脉宽较窄的 方波平均电压为0 波形平均电压为正 波形平均电压为负
7.3 直流伺服电机及其速度控制
只要改变可控 u
α
硅触发角（即改变 a) c 1 a
3b
5c
a
导通角），就能改
b
2c
4a
6b
变可控硅的整流输
①②③④⑤⑥
u
出电压，从而改变 b) 1
3
5
1
直流伺服电机的转
120°
速。
2
4
6
2
触发脉冲提前， c)
60° 120°
增大整流输出电压；
180°
触发脉冲延后，减 d) 5 1 1 3 3 5 5 1 1
主要内容
n
ΔnN
nN
U aN
n1
U a1
n2
U a2
n02
Φ2
n01
Φ1
n0N
ΦN
U aN>U a1 > U a2
TN
T
O
n2 n1
nN
ΦN>Φ1>Φ2
U△- 三角波
U△
R1
U Sr
R1
+ +12V
USC
R2
-
R3
USC- 脉宽调制器的输出（US r+U△）
调制波形图
U S r +U △
-12V
U S r +U △
+U S r
t
o
o
t
-U S r
t
USr为0时
t
US r为正时
t
USr为负时
t
调制出正负脉宽一样 调制出脉宽较宽的 调制出脉宽较窄的 方波平均电压为0 波形平均电压为正 波形平均电压为负
7.3 直流伺服电机及其速度控制
只要改变可控 u
α
硅触发角（即改变 a) c 1 a
3b
5c
a
导通角），就能改
b
2c
4a
6b
变可控硅的整流输
①②③④⑤⑥
u
出电压，从而改变 b) 1
3
5
1
直流伺服电机的转
120°
速。
2
4
6
2
触发脉冲提前， c)
60° 120°
增大整流输出电压；
180°
触发脉冲延后，减 d) 5 1 1 3 3 5 5 1 1
主要内容
n
ΔnN
nN
U aN
n1
U a1
n2
U a2
n02
Φ2
n01
Φ1
n0N
ΦN
U aN>U a1 > U a2
TN
T
O
n2 n1
nN
ΦN>Φ1>Φ2
机电装备伺服系统的设计培训
J
1
J1
J
2
n2 n1
2
J
3
n2 n1
2
J
k
nk nk
2
k j 1
J
j
nj n1
2
电子电器技术培训-机电装备伺服系统的设计培训
13
惯量匹配
（一）等效负载惯量J ，的计算
电子电器技术培训-
2 ．直线运动物体的等效转动惯量
在机电系统中，机械装置不仅有作回转运动的部 分，还有作直线运动的部分。
惯量、容量和速度的匹配
电子电器技术培训-机电装备伺服系统的设计培训
8
电子电器技术培训-
机电装备伺服系统的动力方法设计
一、惯量匹配 二、容量匹配 三、速度匹配 四、伺服电机的选择实例
电子电器技术培训-机电装备伺服系统的设计培训
9
一、惯量匹配
电子电器技术培训-
（一）等效负载惯量J ，的计算
旋转机械与直线运动的机械惯量，
转动惯量虽然是对回转运动提出的概念，但从本质 上说它是表示惯性的一个量，
直线运动也是有惯性的，所以通过适当的变换也可 以借用转动惯量来表示它的惯性．
电子电器技术培训-机电装备伺服系统的设计培训
14
惯量匹配
电子电器技术培训-
（一）等效负载惯量J ，的计算
2 ．直线运动物体的等效转动 惯量
图 表示伺服电机通过丝杠驱动进
20
容量匹配
电子电器技术培训-
在选择伺服电机时．要根据电机的负载大小确定伺服电机 的容量，即使电机的额定转矩与被驱动的机械系统负载相匹配。
若选择容量偏小的电机则可能在工作中出现带不动的现象， 或电机发热严重，导致电机寿命减小。
伺服电机知识培训(工程师培训)
控制绕组
励磁绕组
电气原理图
3 旋转磁场作用下的运行分析
3.1旋转磁场的产生
同时，又假定通入励磁 绕组的电流Uf与通入控
ic Im sint
if Im sint 90
if Ic
制绕组的电流UC相位上
彼此相差900幅值彼此相
等，这样的两个电流称
为两相对称电流，用数
学式表示为
3.1旋转磁场的产生
相互作用产生电磁力，这个电磁力F作用在转子上，并对转轴形
成电磁转矩。根据左手定则，转矩方向与磁铁转动的方向是一 致的，也是顺时针方向。因此，鼠笼转子便在电磁转矩作用下 顺着磁铁旋转的方向转动起来。
3 旋转磁场作用下的运行分析 3.1伺服电机旋转磁场的产生
为了分析方便，先假定 励磁绕组有效匝数Uf与 控制绕组有效匝数UC相 等。这种在空间上互差 900电角度，有效匝数又 相等的两个绕组称为对 称两相绕组。
培训资料
• 名称：伺服电机知识培训（工程师培训） • 所属班组：xx • 汇报人：xx
伺服电机知识培训
一.伺服电机基本知识
伺服来自英文单词Servo，指系统跟随外部指令进行人们
所期望的运动，运动要素包括位置、速度和力矩。
最常见的伺服是交流永磁同步伺服电机， 伺服电机内部 的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电在定子中形成 变化的电磁场，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）。最常见的是2500线标准编码器配置的伺 服电机。
表示的是一台两极的电机，即极对数P＝1。对两极电机而言，
电流每变化一个周期，磁场旋转一圈，因而当
伺服系统培训(高端培训)
由于采用单相通电方式工作时，步进电动机 的矩频特性（输出转矩与输入脉冲频率的关系） 较差，在通电换相过程中，转子状态不稳定，容 易失步，因而实际应用中较少采用。
T / N·m
六拍 0.3
0.2 双三拍
0.1 单三拍
0
500
1000
1500 f / Hz
不同通电方式时的矩频特性
左图某三相 反应式步进电动 机在不同通电方 式下工作时的矩 频特性曲线。显 然，采用单双相 轮流通电方式可 使步进电动机在 各种工作频率下 都具有较大的负 载能力。
u
O
t
i
O
t
斩波限流驱动电路波形图
U1 ＋15 V
OT
R4 510
U3
T
VD3 V4
＋100 V
VD2
VD4 VD6
V1
R1
R2
3 k 1 k
R3 1 k
R5 8
V2 VD1
OP
C1 0.01 F U2
R6 8 3 kR7
V3
＋5 V R9 51
＋ － Uref
R8 1 k
W
V5 VD5 VD7
双相通电方式时，称为三相双三拍通电方式。
如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相 通电状态，则这种通电方式称为单双相轮流通电方式。三 相步进电动机采用单双相轮流通电方式时，每个通电循环 中共有六拍，因而又称为三相六拍通电方式。
一般情况下，m相步进电动机可采用单相通电、 双相通电或单双相轮流通电方式工作，对应的通 电方式分别称为m相单m拍、m相双m拍或m相2m拍通 电方式。
逆时针旋转30°
U相通电
V相通电
逆时针旋转30°
T / N·m
六拍 0.3
0.2 双三拍
0.1 单三拍
0
500
1000
1500 f / Hz
不同通电方式时的矩频特性
左图某三相 反应式步进电动 机在不同通电方 式下工作时的矩 频特性曲线。显 然，采用单双相 轮流通电方式可 使步进电动机在 各种工作频率下 都具有较大的负 载能力。
u
O
t
i
O
t
斩波限流驱动电路波形图
U1 ＋15 V
OT
R4 510
U3
T
VD3 V4
＋100 V
VD2
VD4 VD6
V1
R1
R2
3 k 1 k
R3 1 k
R5 8
V2 VD1
OP
C1 0.01 F U2
R6 8 3 kR7
V3
＋5 V R9 51
＋ － Uref
R8 1 k
W
V5 VD5 VD7
双相通电方式时，称为三相双三拍通电方式。
如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相 通电状态，则这种通电方式称为单双相轮流通电方式。三 相步进电动机采用单双相轮流通电方式时，每个通电循环 中共有六拍，因而又称为三相六拍通电方式。
一般情况下，m相步进电动机可采用单相通电、 双相通电或单双相轮流通电方式工作，对应的通 电方式分别称为m相单m拍、m相双m拍或m相2m拍通 电方式。
逆时针旋转30°
U相通电
V相通电
逆时针旋转30°
伺服系统培训资料
伺服系统的控制模式
伺服的三种控制方式：
1，位置控制：脉冲控制方式，与步进系统类似。 2，速度控制：模拟电压指令，速度与电压值成正比。
3，扭矩控制；模拟电压指令，扭矩与电压值成正比。
伺服系统的控制模式
伺服系统位置环的构成方式
1、在伺服驱动器构成位置闭环
步进方式——“脉冲/方向”信号。
2、在上位控制系统构成位置闭环
伺服系统在使用中的注意事项
2，伺服系统的注意事项
①，电机与驱动器之间的连线U、V、W必须一一对应。 ②，与电机同轴的光电编码器属易碎光学器件，因此切记不能敲击，不 能承受过大的轴向力。 ③，由于伺服系统是恒扭矩驱动单元，因此工作要求电机工作转速较低 时最好加减速器。 ④，伺服电机配线时，动力线缆选择屏蔽线；控制线缆选择双绞屏蔽线 缆，提高抗干扰性能进系统的性能比较
3. 速度响应性能不同
步进电机从静止加速到工作转速（300-400RPM）一般 需200-300毫秒。（空载） 交流伺服系统的加/减速性能较好。 以Panasonic MSMA 400W 为例，从静止加速到额定转 速3000RPM，仅需几毫秒。（空载） 因此，交流伺服系统适合于要求快速启停或频繁正反 转的应用场合。
伺服系统增益调整的方法和意义
2、伺服增益调整
意义：伺服系统更快、更准确地跟随指令，使整体性能最优化。
方法：手动调整、自动调整
七、伺服驱动器电子齿轮的使用方法
伺服驱动器电子齿轮的使用方法
作用：
1，每单位指令脉冲所对应的电机移动量可随意设置。比如让电机 每3000个脉冲电机转2圈。 2，当控制器的最高输出脉冲频率不高时，可设置较小的倍频数， 以达到所需的电机转速。
六、伺服系统增益调整的方法和意义
最完整的伺服培训教程
组成。通过控制电机的电枢电流或励磁电流，实现对电机转速和位置的
高精度控制。
02
优点
直流伺服系统具有调速范围宽、低速性能好、控制精度高等优点。同时
，直流电机具有良好的启动、制动和调速性能，适用于对动态响应要求
高的场合。
03
缺点
直流伺服系统需要使用电刷和换向器，维护较为麻烦，且容易产生火花
干扰。此外，直流电机的体积和重量相对较大，限制了其在某些场合的
2024/1/25
22
安装注意事项和步骤说明
A
环境要求
确保安装环境干燥、通风且温度适宜，避免潮 湿、高温和腐蚀性气体对伺服系统的影响。
安装准备
检查伺服电机、驱动器和编码器等部件是 否完好无损，准备好安装所需的工具和材 料。
B
C
安装步骤
按照厂家提供的安装手册，逐步完成伺服电 机与机械设备的连接、驱动器和编码器的接 线以及控制系统的配置等工作。
熟悉伺服驱动器的功能、参数设 置及调试方法。
伺服系统控制策略
学习伺服系统的控制策略，如位 置控制、速度控制、力矩控制等 。
伺服系统基本原理
伺服系统优化与调试
掌握伺服系统的组成、工作原理 及性能指标等基础知识。
掌握伺服系统性能优化、故障排 查及日常维护等技能。
2024/1/25
31
行业应用前景展望
01
替换法
在怀疑某个部件出现故障时，用正常 的部件进行替换，观察故障是否消除 ，以确定故障点。
2024/1/25
仪器检测法
使用专业的检测仪器对伺服系统的各 个部分进行检测，如电压、电流、转 速等参数，以精确定位故障。
逐步排查法
按照伺服系统的组成部分，从电源、 驱动器、电机、传感器等逐一排查， 逐步缩小故障范围。
ELAU 伺服系统培训资料中文版
Elau 伺服控制系统的组成（总图）
指令/控制部分
网络 人机界面 伺服控制器
驱动部分
பைடு நூலகம்伺服驱动器
执行部分
伺服电机
Elau 伺服控制系统的组成（简图）
Elau Max-4系列伺服控制器
功能: 采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心 实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。
Elau Max-4系列伺服控制器
红灯灭掉，表示没有错误， 红灯快速闪亮表示通讯错误， 红灯慢速闪亮表示一般错误 实时总线错误显示红灯常亮，表示严重错误，
每个MC-4只连接1个下级设备
控制电压
电源接线
光纤通信口输入 直流断路器 电机控制接线 光纤通信口输出
诊断接口
编码器 屏蔽保护接线
机型
IWK450灌装机
N5002灌装机
备件编码 E18CEC0062 E18CED0078 E18CEC0063 E18CEC0064 E18CEF0037 E18CED0081 E18CED0082
扭矩
电压参数 键槽型式
防护型式
冷却型式 线圈型式 防护等级 内部编码器型号 刹车型式 特殊结构
Elau SM/SH系列伺服电机一般故障判断
原因
编码器故障 轴承抱死
故障表现
不能复位 位置错误 不能启动 过载 不能启动
线圈烧坏
失磁 接线错误 刹车故障
外部严重发热
转速慢 跳闸或通讯错误 位置错误（走位）
C600可以再面板上看到的），IP地址在同一段就OK了；
填好后单击下子网掩码， 然后点击确定，就OK了。
谢谢！ 2013-6-12
编写：廖荣章 李维 肖雄军 刘银波 邹旭艳
伺服电机控制技术培训(高端培训)
当电阻已增大到使临界转差率＞1的程度时，合成转矩曲线与横轴相交仅有一点(S＝1 处)，而且在电机运行范围内，合成转矩均为负值，即为制动转矩。因而当控制电压 UC取消变为单相运行时，电机就立刻产生制动转矩，与负载阻转矩一起促使电机迅速 停转，这样就不会产生自转现象。
C B
A
伺服电动机的机械特性
设电机的负载阻转矩为TL，控制电压 0.25UC时,电机在特性点A运行，转速为na，这 时电机产生的转矩与负载阻转矩相平衡。当 控制电压升高到0.5UC时，电机产生的转矩就 随之增加C，由于电机的转子及其负载存在着 惯性，转速不能瞬时改变，因此电机就要瞬 时地在特性点C运行，这时电机产生的转矩大 于负载阻转矩，电机就加速，一直增加到nb， 电机就在B点运行。
旋转磁场的转速决定于定子绕组极对数和电源的频率。图所表示的是一台两极的电
机，即极对数P＝1。对两极电机而言，电流每变化一个周期，磁场旋转一圈，因而 当
电源频率f＝400 Hs，即每秒变化400个周期时，磁场每秒应当转400圈，故对两极电 机，即P＝1而言，旋转磁场转速为
n0= 24000 r／min
保护电路
速度检出
速度误差 位置/速度 放大器
转矩
电流控制 转矩限位
处理编码器信号
M
RE
A/D
交流伺服电机系统应用
交流伺服电机系统结构
连接AC220V
I/O板
交流伺服电机驱动器
图 2-2 交流伺服电机系统接线示意图
交流伺服电机系统应用
交流伺服电机系统结构
PC机
运动控制器
速度信号 DAC 0/1
I/O 电
结论：改变控制电压的大小，就实 现了转速的控制
5V
永宏A3伺服产品培训-含基础知识
- 提高20%的效率
- 低损失，超轻小型化，低振动场合
n=60f/p=3000/p 其中 n: 电机转速 f: 我国电网采用50Hz p: 电机极对数 1对极对数电机转速：3000转/分； 2对极对数电机转速：3000/2=1500转/分 4对极对数电机转速：3000/4=750转/分
电机的极对数越多，电机的转速就越低，但它的扭距就越大；
半闭环伺服系统
半闭环伺服系统的位置采样点如图所示， 是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出， 采样旋转角度进行检测，不是直接检测运 动部件的实际位置。
CNC 插补
指令
位置控制单元
+ -
位置控制调 节器
速度控制单元
+
-
速度控制 调节与驱动
实际 位置 反馈
实际 速度 反馈
检测与反馈单 元
机械执行部件
电机
※缺点： 1.整流子外围需定期保养。 2.碳刷磨耗产生(碳粉)，无法
应用于要求凊絜的场所。 3.因整流器碳刷的问题，高速
时转矩差。 4.永久磁石有消磁的可能。
2.4 伺服控制模式
P(位置)控制 S(速度)控制 T(扭矩)控制
第一章：伺服概述
3.1 一个好伺服必须具备的
高一致性、适应性
第一章：伺服概述
伺服培训
台湾永宏.上海范堤.厦门永陞 产品处
a
1
培训大纲
伺服概述 A3伺服产品 伺服选型
a
2
第一章：伺服概述
FATEK-值得您信赖的品牌
a
3
第一章：伺服概述
1.1 伺服『Servo』:
伺服来源于希腊语的Servus (英语为Slave:奴隶)。 奴隶的作用是忠实地遵从主人的命令从事劳力工作（服从/服务）。 特点目标指令，能够高精度、灵敏、迅速、自动作出动作反应的装置。
- 低损失，超轻小型化，低振动场合
n=60f/p=3000/p 其中 n: 电机转速 f: 我国电网采用50Hz p: 电机极对数 1对极对数电机转速：3000转/分； 2对极对数电机转速：3000/2=1500转/分 4对极对数电机转速：3000/4=750转/分
电机的极对数越多，电机的转速就越低，但它的扭距就越大；
半闭环伺服系统
半闭环伺服系统的位置采样点如图所示， 是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出， 采样旋转角度进行检测，不是直接检测运 动部件的实际位置。
CNC 插补
指令
位置控制单元
+ -
位置控制调 节器
速度控制单元
+
-
速度控制 调节与驱动
实际 位置 反馈
实际 速度 反馈
检测与反馈单 元
机械执行部件
电机
※缺点： 1.整流子外围需定期保养。 2.碳刷磨耗产生(碳粉)，无法
应用于要求凊絜的场所。 3.因整流器碳刷的问题，高速
时转矩差。 4.永久磁石有消磁的可能。
2.4 伺服控制模式
P(位置)控制 S(速度)控制 T(扭矩)控制
第一章：伺服概述
3.1 一个好伺服必须具备的
高一致性、适应性
第一章：伺服概述
伺服培训
台湾永宏.上海范堤.厦门永陞 产品处
a
1
培训大纲
伺服概述 A3伺服产品 伺服选型
a
2
第一章：伺服概述
FATEK-值得您信赖的品牌
a
3
第一章：伺服概述
1.1 伺服『Servo』:
伺服来源于希腊语的Servus (英语为Slave:奴隶)。 奴隶的作用是忠实地遵从主人的命令从事劳力工作（服从/服务）。 特点目标指令，能够高精度、灵敏、迅速、自动作出动作反应的装置。
伺服系统培训课件
伺服系统培训课件伺服系统培训课件伺服系统是现代工业控制领域中一种重要的控制系统，广泛应用于机械设备、自动化生产线以及机器人等领域。
为了提高工作效率和生产质量，许多企业都在对员工进行伺服系统培训，以使他们能够熟练操作和维护伺服系统。
一、伺服系统的基本原理伺服系统是一种通过反馈控制来实现精确位置和速度控制的系统。
它由伺服电机、编码器、控制器和驱动器等组成。
伺服电机通过控制器接收指令信号，经过编码器反馈位置信息，再由驱动器将电信号转换为机械运动。
二、伺服系统的应用领域伺服系统广泛应用于各个领域，如机械加工、印刷包装、纺织印染、电子设备制造等。
在机械加工领域，伺服系统可以实现高精度的数控加工，提高加工质量和效率。
在印刷包装领域，伺服系统可以实现准确的定位和调整，提高产品的包装质量。
在纺织印染领域，伺服系统可以实现精确的控制，提高纺织品的印染质量。
在电子设备制造领域，伺服系统可以实现高速、高精度的组装和测试，提高产品的生产效率。
三、伺服系统的特点和优势伺服系统具有以下特点和优势：1. 高精度：伺服系统可以实现微米级的位置和速度控制，满足各种精密加工和控制需求。
2. 高可靠性：伺服系统采用闭环控制，具有自动校正和故障保护功能，可以提高系统的可靠性和稳定性。
3. 高效率：伺服系统采用数字控制技术，具有快速响应和高效能的特点，可以提高生产效率和能源利用率。
4. 灵活性：伺服系统具有多种控制模式和参数设置，可以适应不同的工作需求和工艺要求。
5. 易维护：伺服系统采用模块化设计和自动诊断功能，便于维护和故障排除。
四、伺服系统的操作和维护为了正确操作和维护伺服系统，员工需要掌握以下技能和知识：1. 了解伺服系统的基本原理和工作原理，掌握伺服电机、编码器、控制器和驱动器等组成部分的功能和特点。
2. 掌握伺服系统的安装和调试方法，包括电气连接、参数设置和调整等。
3. 学会使用伺服系统的操作界面和控制软件，熟悉各种操作指令和参数设置。
伺服电机控制技术培训(高端培训)
(1)调速范围宽广。伺服电动机的转速随着控制电 压改变，能在宽广的范围内连续调节。 (2)转子的惯性小，即能实现迅速启动、停转。 (3)控制功率小，过载能力强，可靠性好。
1.4伺服电机在自控制系统中的典型应用
其它场合的应用
伺服电机
伺服电机驱动器
伺服电机
伺服电机驱动器
松下交流伺服电机及驱动器
ns=60f/p
是一个很重要的公式。 与其它电机一样，交流伺服电动机的运行也是由
于“电”和“磁”的相互作用。在圆形磁场作用下， 交流伺服电动机的转速总是低于同步速，而且随着负
载的变化而变化，转差率s就是表征电机转速的一个
很重要的物理量。
为了能方便地实现转速控制，伺服电动机的定子 绕组做成两相绕组，并加以相移900的两相电压。通 过改变控制电压的值就可达到控制转速的目的。
结论：改变控制电压的大小，就实 现了转速的控制
5V
安装在电机后端，其转盘（光栅）与电机同轴。
5V
编码器 部分
0V
0V
伺服电机控制精度取决于编码器精度。
编码器
1、主要功能
（1）根据给定信号输出与 此成正比的控制电压UC；
（2）接收编码器的速度和 位置信号；
（3）I/O信号接口
2、外部组成
电机电源输入输出接 线端子
100%
一般要求Km≤10％ ～ 20％
3．调节特性非线性度Kv
在额定励隘电压和空载情
况下，当控制电压<0.7时，
实际调节特性与线性调节特
性的转速偏差△n与控制电压＝1
时的空载转速n0之比的百分
数定义为调节特性非线性度，
即:
kv
n n0
100%
伺服系统培训课件
伺服系统培训课件
第三节 位置检测装置
伺服系统培训课件
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置的维护 1.光栅 • 透射光栅与反射光栅 • 光栅输出信号：二个相位和一个零标志 • 维护注意点
防污（冷却液轻微结晶、水雾、通入低压 压缩空气、无水酒精轻檫） 防振（不能敲击避免光学元件损坏）
伺服系统培训课件
第一节 主轴驱动系统 • 一般主轴要求：速度大范围连续可调、恒
功率范围宽 • 伺服主轴要求：有进给控制和位置控制 • 主轴变速形式：电动机带齿轮换档（降速、
增大传动比、增大主轴转矩）；电动机通 过同步齿带或皮带驱动主轴（恒功率、机 械传动简单）
伺服系统培训课件
第六章 伺服系统故障诊断
一、常用主轴驱动系统介绍 • FANUC公司主轴驱动系统
• 主轴电动机不转：CNC是否有速度信号输
出；使能信号是否接通、CTR观察I/O状态、
分析PLC梯形图以确定主轴的启动条件
（润滑、冷却）；主轴驱动故障；主轴电
机故障
伺服系统培训课件
第六章 伺服系统故障诊断
三、主轴直流驱动的故障诊断 1.控制电路
控制回路采用电流反馈和速度反馈的双闭 环调速系统，内环是电流环，外环是速度 环。 调速特点是速度环的输出是电流环的输入， 可以根据速度指令电压和转速反馈电压的 差值及时控制电动机的转矩。在速度差值 大时，转矩大，速度变化快，转速尽快达 到给定值，当转速伺服接系统近培训课给件 定值时，转矩自
伺服系统培训课件
第六章 伺服系统故障诊断
四、主轴交流驱动的故障诊断 （一）6SC650系列主轴交流驱动系统 1.驱动装置的组成（原理图）
伺服系统培训课件
第六章 伺服系统故障诊断
• 1.驱动装置的组成（主轴驱动系统）
第三节 位置检测装置
伺服系统培训课件
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置的维护 1.光栅 • 透射光栅与反射光栅 • 光栅输出信号：二个相位和一个零标志 • 维护注意点
防污（冷却液轻微结晶、水雾、通入低压 压缩空气、无水酒精轻檫） 防振（不能敲击避免光学元件损坏）
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第一节 主轴驱动系统 • 一般主轴要求：速度大范围连续可调、恒
功率范围宽 • 伺服主轴要求：有进给控制和位置控制 • 主轴变速形式：电动机带齿轮换档（降速、
增大传动比、增大主轴转矩）；电动机通 过同步齿带或皮带驱动主轴（恒功率、机 械传动简单）
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第六章 伺服系统故障诊断
一、常用主轴驱动系统介绍 • FANUC公司主轴驱动系统
• 主轴电动机不转：CNC是否有速度信号输
出；使能信号是否接通、CTR观察I/O状态、
分析PLC梯形图以确定主轴的启动条件
（润滑、冷却）；主轴驱动故障；主轴电
机故障
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第六章 伺服系统故障诊断
三、主轴直流驱动的故障诊断 1.控制电路
控制回路采用电流反馈和速度反馈的双闭 环调速系统，内环是电流环，外环是速度 环。 调速特点是速度环的输出是电流环的输入， 可以根据速度指令电压和转速反馈电压的 差值及时控制电动机的转矩。在速度差值 大时，转矩大，速度变化快，转速尽快达 到给定值，当转速伺服接系统近培训课给件 定值时，转矩自
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第六章 伺服系统故障诊断
四、主轴交流驱动的故障诊断 （一）6SC650系列主轴交流驱动系统 1.驱动装置的组成（原理图）
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第六章 伺服系统故障诊断
• 1.驱动装置的组成（主轴驱动系统）
(完整版)三菱伺服培训教程
试运行
常见问题解决方法
在参数设置完成后进行试运行，观察电机 运行是否平稳、准确。
针对调试过程中出现的常见问题，如电机 不转、速度不稳定等，检查接线、参数设 置等方面，逐一排查并解决问题。
编码器原理及应用
04
编码器类型及特点分析
01
增量式编码器
输出脉冲信号，通过计数设备来知道其位置，具有无限 的分辨率。
应用领域
三菱伺服系统广泛应用于机床、自动化设备、机器人、航空 航天等领域，为各种高精度、高速度、高稳定性的控制需求 提供解决方案。
市场需求
随着制造业的转型升级和智能制造的快速发展，伺服系统的 市场需求不断增长。同时，客户对伺服系统的性能、稳定性 、可靠性等方面的要求也越来越高，需要厂商不断提升产品 品质和服务水平。
伺服系统基本原理
掌握伺服系统的构成、工作原理 及性能指标等基础知识。
伺服系统故障诊断与排除
了解伺服系统常见故障类型及原 因，掌握故障诊断与排除的基本 方法。
行业发展趋势分析
智能化发展
随着工业4.0和智能制造的推进 ，伺服系统将更加智能化，实 现自适应、自学习、自优化等
功能。
高精度、高速度
为满足高端装备制造的需求， 伺服系统的精度和速度将不断 提高。
方向检测
通过识别编码器输出的脉 冲的相位来判断电机的旋 转方向。
编码器选型、安装与调试技巧
01
选型技巧
根据实际需求选择合适的编码器类型、分辨率、输出信号等参数。
02
安装技巧
确保编码器安装牢固，避免振动和冲击对其造成影响；正确连接编码器
的电缆，避免接错或接触不良。
03
调试技巧
在调试过程中，要注意观察编码器的输出信号是否正常，检查其与控制
数控机床伺服系统培训课件
•起动频率fq 电机正常起动时(不丢步)所能承受旳最高 控制频率,起动频率低于持续运动频率,由 于起动时电机既要克服负载力矩,又要克 服惯性力矩，且负载越大，fq越低。
•持续运行频率（最高工作频率） fm步ax进电机持续工作时能接受旳最高频率,因运行时
转动惯量旳影响比起动时大大减小，因此fmax 》 fq，它表明步进电机所能到达旳最高速度
•步进电机定子绕组的通电状态的改变速度越快，其 转子旋转的速度越快，即通电状态的变化频率越高， 转子的转速越高，即步进电机选型及工作方式定下后， 步令距脉角冲频率是f确的定大的小，：因n=此其×转60速f=n3(r6/0min×)只60取f 决于指
mzk
2. 步进电机旳重要特性
•步距角 输入一种脉冲信号,转子转过旳角度 步距角越小,加工精度越高
变化外加电压u 变化磁通量
他励式直流电动机 调速原理图
电枢等效电路图
变化磁通量旳措施不能满足数控机床旳规定，而变 化电压旳措施具有恒转矩旳调速特性，机械特性好，
即机械特性与调整特性都是直线，转速与控制量U之 间是线性关系，而后一种措施转速与控制量 是非
线性关系，控制及设计系统都不以便。因此永磁直
流电机大都采用该调速方案。
•脉冲分派器（环C)伺服电动机
直流伺服电动机是将直流电能转换成机械能旳旋转电动机 直流伺服电动机具有良好旳调速特性，对伺服电机旳调速 性能规定高旳设备中，大都采用DC伺服电动机驱动。
直流伺服电动机的工作原理主要基于
电磁力定律：载流导体在磁场中要受到电磁力作用
电磁感应定律：当导体在磁场中运动并切割磁力线时，导 体中要产生感应电动势
㈣ 交流(AC)伺服电动机
直流伺服电动机构造较复杂，电刷、换向器需常常维 护，电机转速受限，AC克服此缺陷，因此AC伺服电动 机有取代DC伺服电动机旳趋势
•持续运行频率（最高工作频率） fm步ax进电机持续工作时能接受旳最高频率,因运行时
转动惯量旳影响比起动时大大减小，因此fmax 》 fq，它表明步进电机所能到达旳最高速度
•步进电机定子绕组的通电状态的改变速度越快，其 转子旋转的速度越快，即通电状态的变化频率越高， 转子的转速越高，即步进电机选型及工作方式定下后， 步令距脉角冲频率是f确的定大的小，：因n=此其×转60速f=n3(r6/0min×)只60取f 决于指
mzk
2. 步进电机旳重要特性
•步距角 输入一种脉冲信号,转子转过旳角度 步距角越小,加工精度越高
变化外加电压u 变化磁通量
他励式直流电动机 调速原理图
电枢等效电路图
变化磁通量旳措施不能满足数控机床旳规定，而变 化电压旳措施具有恒转矩旳调速特性，机械特性好，
即机械特性与调整特性都是直线，转速与控制量U之 间是线性关系，而后一种措施转速与控制量 是非
线性关系，控制及设计系统都不以便。因此永磁直
流电机大都采用该调速方案。
•脉冲分派器（环C)伺服电动机
直流伺服电动机是将直流电能转换成机械能旳旋转电动机 直流伺服电动机具有良好旳调速特性，对伺服电机旳调速 性能规定高旳设备中，大都采用DC伺服电动机驱动。
直流伺服电动机的工作原理主要基于
电磁力定律：载流导体在磁场中要受到电磁力作用
电磁感应定律：当导体在磁场中运动并切割磁力线时，导 体中要产生感应电动势
㈣ 交流(AC)伺服电动机
直流伺服电动机构造较复杂，电刷、换向器需常常维 护，电机转速受限，AC克服此缺陷，因此AC伺服电动 机有取代DC伺服电动机旳趋势
三菱电机伺服系统(培训)
NO.0
NO.1
NO.31
1根总线上最多可带32台伺服放大器，站号从0-31
·伺服设置软件 MR Configurator
MR-J2S SETUP151E 用于MR-J2S MR-E SETUP154E 用于MR-E 基本功能 监控电机运行情况，同时还可以采集数据构成曲线图
轻松设定伺服参数，同时 还有诊断功能
· MR-J2S-B的特
点
SSCNETⅡ高速串行总线连接型，指令传输速度为 可10连M接bp支s持SSCNET网络的控制器实现高速复杂精确动作
Q系列定位模块QD75M
Q172/173CPU运动控制器
连接方便，便于设备安装调试
集成的控制器软件，方便系统进行参数和定位数据设置
·SSCNET与传统接线方式比
0
0.5
1
1.5
2
设定运行速度和加减速时 间做试运行
设定运行位移做定位运行
高级功能
机械分析功能
增益 相位
共振点 30秒内快速完成共振点的检测
机器模拟功能
速度命令 位置增益1
自动识别电机ID号 电机力矩限制
电机/机械特性
速度增益1
位置增益2 读取 写入
速度增益2 速度积分补偿
曲线图
·电机速度 ·滞留脉冲 ·速度命令 ·力矩
高速系列
HC-KFS46 6000 r/min HC-KFS410 10000 r/min
· MR-J2S-A的特点
通用脉冲串输入型，可选择3种脉冲输入波形 内置电子齿轮，可对定位指令进行调整 可连接FX系列PLC，脉冲发生器FX2N-1PG/10PG和定 位模块FX2N-10GM/20GM 也可连接A和Q系列脉冲输出型定位模块 A1SD75P/D,QD75P/D和QD70P4/8等 也可以连接其他品牌的PLC,但必须考虑接口电路问题
最完整的伺服培训教程合集伺服培训教材
伺服系统在高精度数控机床中的应用，实现了对机床主轴、进给轴等关键部件的高 精度位置、速度和力矩控制，提高了机床的加工精度和效率。
通过采用先进的控制算法和优化设计，伺服系统在高精度数控机床中实现了高速、 高精度的定位和运动控制，满足了复杂零件的加工需求。
2024/1/25
伺服系统的稳定性和可靠性对于高精度数控机床的长期运行至关重要，因此在实际 应用中需要注重伺服系统的维护和保养。
2024/1/25
检测技术
对传感器输出的信号进行 处理和分析，提取有用的 信息。
误差处理
对检测到的误差进行补偿 和校正，提高系统的精度 和稳定性。
11
信号处理与通信技术
信号处理
对输入/输出信号进行滤波、放 大、转换等处理，以满足系统需
求。
通信技术
实现伺服系统与上位机或其他设 备之间的数据传输和信息交换，
2024/1/25
02
确保安装环境干燥、通 风良好，避免潮湿和高 温环境对伺服系统的影 响。
03
按照厂家提供的安装图 纸和说明进行安装，注 意电机轴与负载轴的同 轴度。
25
04
连接电缆时应使用专用 电缆，并确保连接牢固 、可靠。
调试方法及步骤详解
调试前应先进行参数设置，包括电机 参数、驱动器参数和控制参数等。
29
案例二：自动化生产线上的协同作业模式探讨
在自动化生产线上，伺服系统通过与其 他自动化设备（如传感器、执行器等） 的协同作业，实现了生产线的自动化、
智能化和高效化。
2024/1/25
伺服系统在自动化生产线中扮演着关键 的角色，其性能直接影响到生产线的整 体效率和稳定性。因此，在选择和使用 伺服系统时需要充分考虑其性能、可靠
通过采用先进的控制算法和优化设计，伺服系统在高精度数控机床中实现了高速、 高精度的定位和运动控制，满足了复杂零件的加工需求。
2024/1/25
伺服系统的稳定性和可靠性对于高精度数控机床的长期运行至关重要，因此在实际 应用中需要注重伺服系统的维护和保养。
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检测技术
对传感器输出的信号进行 处理和分析，提取有用的 信息。
误差处理
对检测到的误差进行补偿 和校正，提高系统的精度 和稳定性。
11
信号处理与通信技术
信号处理
对输入/输出信号进行滤波、放 大、转换等处理，以满足系统需
求。
通信技术
实现伺服系统与上位机或其他设 备之间的数据传输和信息交换，
2024/1/25
02
确保安装环境干燥、通 风良好，避免潮湿和高 温环境对伺服系统的影 响。
03
按照厂家提供的安装图 纸和说明进行安装，注 意电机轴与负载轴的同 轴度。
25
04
连接电缆时应使用专用 电缆，并确保连接牢固 、可靠。
调试方法及步骤详解
调试前应先进行参数设置，包括电机 参数、驱动器参数和控制参数等。
29
案例二：自动化生产线上的协同作业模式探讨
在自动化生产线上，伺服系统通过与其 他自动化设备（如传感器、执行器等） 的协同作业，实现了生产线的自动化、
智能化和高效化。
2024/1/25
伺服系统在自动化生产线中扮演着关键 的角色，其性能直接影响到生产线的整 体效率和稳定性。因此，在选择和使用 伺服系统时需要充分考虑其性能、可靠
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通电方式不仅影响步进电动机的矩频特性，对步距
双相通电方式时，称为三相双三拍通电方式。
如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相 通电状态，则这种通电方式称为单双相轮流通电方式。三 相步进电动机采用单双相轮流通电方式时，每个通电循环 中共有六拍，因而又称为三相六拍通电方式。
一般情况下，m相步进电动机可采用单相通电、 双相通电或单双相轮流通电方式工作，对应的通 电方式分别称为m相单m拍、m相双m拍或m相2m拍通 电方式。
半闭环控制
全闭环控制
1.3伺服系统的技术要求
1.系统精度
伺服系统精度指的是输出量复现输入信号要求的精确程 度，以误差的形式表现，可概括为动态误差、稳态误 差和静态误差三个方面组成。
2.稳定性
伺服系统的稳定性是指当作用在系统上的干扰消失以后， 系统能够恢复到原来稳定状态的能力；或者当给系统 一个新的输入指令后，系统达到新的稳定运行状态的 能力。
对象
测量、反馈元 件
图1 伺服系统组成原理框图
1.比较环节
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的环节，通常由专门的
电路或计算机来实现。
2.控制器
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。
逆时针旋转30°
U相通电
V相通电
逆时针旋转30°
W相通电
图3-3 步进电动机运动原理图
假设U相绕组首先通电，则转 子上、下两齿被磁场吸住。然后U 相断电，V相通电，则磁极U的磁场 消失，磁极V产生了磁场，磁极V的 磁场把离它最近的另外两齿吸引过 去，停止在V相通电的位置上，这 时转子逆时针转了30°。
工程师培训资料
• 标题：伺服系统培训（高端培训） • 培训人：xx
1 概述
• 1.1伺服系统的结构组成
机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多， 但从自动控制理论的角度来分析，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 环节等五部分。
输入指令
比较
调节
执行
被控
输出量
元件
元件
元件
(2)液压式执行元件先将电能变化成液体压力，并用 电磁阀控制压力油的流向，从而使液压执行元件驱 动执行机构运动。
(3)气压式执行元件与液压式执行元件的原理相同， 只是介质由液体改为气体。
1.2伺服系统的分类
Ø 按控制原理的分类
开环控制：没有检测元件，伺服精度取决 于执行机构和传动部件的精度。
闭环控制：基于反馈控制原理工作。
3.执行环节
执行环节的作用是按控制信号的要求，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。
4.被控对象 5.检测环节
1.2伺服系统的分类
按执行元件
执行元件是能量变换元件，其目的是控 制机械执行机构运动。机电一体化伺服系 统要求执行元件具有转动惯量小，输出动 力大，便于控制，可靠性高和安装维护简 便等特点。
3.1.3伺服系统的基本组成形式 • 模拟式、混合式、数字式
3.1.3伺服系统的基本组成形式
• 模拟式、混合式、数字式
2 步进式伺服驱动系统 n步进电机的特点
3.2 步进式伺服驱动系统 n步进电机工作原理
逆时针旋转30°
步进电动机按其工作原理 主要可分为磁电式和反应式两 大类。三相反应式步进电动机 的工作原理如图3-3所示，其 中步进电动机的定子上有6个 齿，其上分别缠有U、V、W三 相绕组，构成三对磁极；转子 上则均匀分布着4个齿。步进 电动机采用直流电源供电。当 U、V、W三相绕组轮流通电时， 通过电磁力的吸引，步进电动 机转子一步一步地旋转。
由于采用单相通电方式工作时，步进电动机 的矩频特性（输出转矩与输入脉冲频率的关系） 较差，在通电换相过程中，转子状态不稳定，容 易失步，因而实际应用中较少采用。
T / N·m
六拍 0.3
0.2 双三拍
0.1 单三拍
0
500
1000
1500 f / Hz
不同通电方式时的矩频特性
左图某三相 反应式步进电动 机在不同通电方 式下工作时的矩 频特性曲线。显 然，采用单双相 轮流通电方式可 使步进电动机在 各种工作频率下 都具有较大的负 载能力。
1.3伺服系统的技术要求
3.响应特性 响应特性指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度，决 定了系统的工作效率。响应速度与许多因素有关，如计 算机的运行速度、运动系统的阻尼和质量等。
4.工作频率 工作频率通常是指系统允许输入信号的频率范围。当工作 频率信号输入时，系统能够按技术要求正常工作；而其 它频率信号输入时，系统不能正常工作。
三相反应式步进电动机
• 步进电动机的通电方式
•
如果步进电动机绕组的每一次通断电操作称为一拍，
每拍中只有一相绕组通电，其余绕组断电，则这种通电方
式称为单相通电方式。三相步进电动机的单相通电方式称
为三相单三拍通电方式。
如果步进电动机通电循环的每拍中都有两相绕组通电，
则这种通电方式称为双相通电方式。三相步进电动机采用
定子各相轮流通电一次，转子转 一个齿。步进电动机绕组按 U→V→W→U→V→W→U…依次轮流 通电，步进电动机转子就一步步地 按逆时针方向旋转。反之，如果步 进电动机按倒序依次使绕组通电， 即U→W→V→U→W→V→U…则步进 电动机将按顺时针方向旋转。
逆时针旋转30°
U相通电
针旋转
步进电动机绕组每次通断 电使转子转过的角度称之为 步距角。为了减少每通电一 次的转角，在转子和定子上 开有很多定分的小齿。其中 定子的三相绕组铁心间有一 定角度的齿差，当U相定子小 齿与转子小齿对正时，V相和 W相定子上的齿则处于错开状 态。真实步进电动机的工作 原理与上同，只是步距角是 小齿距夹角的1/3。
1.2伺服系统的分类
电磁式
电动机 电磁铁及其它
交流(AC)伺服电动机 直流(DC)伺服电动机
执
液压式
行
元
件
气压式
油缸 液压马达 气缸 气压马达
步进电机 其它电机 双金属片
形状记忆合金
其它
与材料有关
压电元件
(1)电磁式执行元件能将电能转化成电磁力，并用电 磁力驱动执行机构运动，如交流电机、直流电机、 力矩电机、步进电机等。