闭环伺服控制系统
伺服电动机运动系统的位置闭环控制
伺服电动机运动系统的位置闭环控制GeorgeEllis2010-01-13 15:20伺服电动机运动系统的位置闭环控制采用伺服电动机的闭环伺服系统主要由执行元件（如交直流伺服电动机、液压马达等）、反馈检测单元、比较环节、驱动线路和机械运动机构五部分组成。
其中，比较环节的作用是将指令信号和反馈信号进行比较，两者的差值作为伺服系统的跟随误差，经驱动线路控制执行元件带动机械位移，直到跟随误差为零。
根据比较环节组成的闭环位置控制方式不同，伺服系统也有多种形式。
随着微处理器及控制技术的介入和完善，由硬件组成的比较环节将由软件实现的位置控制环取代，即由模拟式向数字化方向过渡，以适应更高速度与精度的需要，而且，系统中的电流环、速度环和位置环的反馈控制全部数字化，全部伺服的控制模型和动态补偿均由高速微处理器及其控制软件进行实时处理，采样周期只有零点几毫秒，采用前馈与反馈结合的复合控制可以实现高精度和高速度，近年来又出现了学习控制这一种智能型的伺服控制，在周期性的高速度、高精度跟踪中，几乎可以消除第一个周期以外的全部伺服误差，数字化的软件伺服是当今的发展趋势。
下面将介绍几种典型的闭环伺服系统结构。
鉴相式伺服系统鉴相式伺服系统是运动控制中早期使用较多的一种闭环伺服系统，它具有工作可靠、抗干扰性强、精度高等优点。
但由于增加了位置检测、反馈、比较等元件，与步进式伺服系统相比，它的结构比较复杂，调试也比较困难。
下面讲述鉴相式伺服系统的工作原理。
图13. 16是鉴相式伺服系统框图，它主要由六部分组成，即基准信号发生器、脉冲调相器、检测元件及信号处理线路、鉴相器、驱动线路和执行元件。
基准信号发生器输出的是一列具有一定频率的脉冲信号，其作用是为伺服系统提供相位比较的基准。
脉冲调相器又称为数字相位转换器，它的作用是将来自主机的进给脉冲信号转换为相位变化信号，该相位变化信号可用正弦波或方波表示。
若主机没有进给脉冲输出，脉冲调相器的输出与基准信号发生器的基准信号同相位，即两者没有相位差。
伺服控制器的工作原理
伺服控制器的工作原理伺服控制器是现代工业中广泛使用的一种控制器，它可以实现对电机的精确运动控制。
伺服控制器通常被用于需要高精度、高速度、高可靠性及大转矩的自动控制系统。
本文将介绍伺服控制器的工作原理。
概述伺服控制器的工作原理基于一个闭环控制系统。
它包含一个控制电路、电机和传感器。
控制电路通过对电机施加合适的电压和电流来控制其旋转，传感器用于检测电机的转速和位置并将这些信息反馈给控制电路。
控制电路根据传感器反馈的信息调整电压和电流来控制电机的运动。
控制电路伺服控制器的控制电路包括一个运算放大器、比较器、计时器和数字转换器。
它通过将输入信号与参考信号进行比较，来控制电机。
参考信号通常是一个电机应该达到的期望位置或速度。
控制电路可以根据传感器的反馈信号与参考信号之间的误差，计算出输出信号来控制电机。
电机伺服控制器通常用于驱动直流电动机或同步电动机。
电机的工作原理基于电流通过导体的磁场引起力矩的作用。
电机的转子在电磁场中旋转，进而带动负载运动。
传感器传感器是伺服控制器的关键组成部分。
它们通过测量电机的转速和位置，将这些信息反馈给控制电路。
反馈信息可以用来计算电机的误差并调整输出信号来控制电机的运动。
控制方式伺服控制器有两种控制方式：位置控制和速度控制。
位置控制位置控制主要用于需要精确控制电机位置的应用。
控制电路根据传感器反馈的电机位置，将输出信号调整为使得电机到达目标位置。
速度控制速度控制主要用于需要精确控制电机速度的应用。
控制电路根据传感器反馈的电机速度和目标速度之间的误差，将输出信号调整为使得电机达到目标速度。
总结伺服控制器通过控制电路、电机和传感器的协同作用，可以实现对电机的精确运动控制。
控制方式分为位置控制和速度控制。
伺服控制器的应用范围广泛，例如制造业中的机器人控制、印刷、包装、电气设备等。
希望本文能够对伺服控制器的工作原理有一个基本的理解。
《闭环伺服系统设计》课件
自动化生产线伺服系统需要具备高精 度、快速响应和同步控制能力，以确 保生产线的稳定运行。
航空航天伺服系统
航空航天伺服系统是用于控制航 空器和航天器运动的关键技术之 一，具有高精度、高可靠性和耐
极端环境的特点。
航空航天伺服系统需要适应高速 、高海拔和强辐射等极端环境， 确保飞行器和航天器的安全和稳
定。
制作过程中应注重工艺控制， 保证电路板的加工精度和可靠 性。
电机驱动电路设计
01
电机驱动电路是伺服系统的动力 来源，其设计直接影响到伺服系 统的性能。
02
电机驱动电路设计应充分考虑电 机的电气特性，如电压、电流、 电阻等，以确保电机正常工作。
设计中应注重控制精度和响应速 度，以满足伺服系统的需求。
系统调试与优化
系统调试步骤
介绍系统调试的基本步骤、调试方法以及在闭 环伺服系统中的应用。
系统优化技巧
阐述系统优化的基本原则、优化方法以及在闭 环伺服系统中的应用。
性能测试与评估
介绍性能测试的方法、评估标准以及在闭环伺服系统中的应用。
2023
PART 05
闭环伺服系统应用案例
REPORTING
数控机床伺服系统
驱动方式
根据电机类型选择合适的驱动电路或驱动器，如H桥、三相逆变器等。
电Hale Waihona Puke 参数根据系统性能指标确定电机的转速、转矩、功率等参数。
电机控制
通过调整输入电压或电流实现对电机的速度和位置控制。
传感器与反馈控制
传感器类型
选择能够准确测量系统状态（如位置 、速度、加速度等）的传感器。
反馈控制
通过传感器反馈的系统状态信息，与 理想状态进行比较，形成误差信号， 用于调整系统输出。
第四章闭环伺服系统
U = U 0 sin (ω t+ 2 π x /λ )
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第四章 进给伺服系统
脉冲编码器
脉冲编码器是一种旋转式角位移检测装置，能 将机械转角变换成电脉冲，是数空机床上使用 最光的检测装置。
光电式
脉 冲 编 码 器 的 分 类 增量式脉冲编码器 接触式
磁
磁
检测 电路
伺服系统 数字显示
尺
磁尺位置检测装置
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第四章 进给伺服系统
磁尺位置检测装置
表面录有相等节距（一般为0.05，0.1， 磁性标尺：
0.2，1mm）周期变化的磁信号。
磁 尺 按 基 N 本 形 状 分 为 平面实体形 磁尺 一般长度为600mm
磁尺
带 状 磁 尺 基体厚0.2mm，宽70mm
① 20mm
② 10mm
③ 0.35mm
④ 2.85mm
答： ① 设有一光栅的条纹密度是10条/mm，要利用它测 出1的位移，应采用___套光电转换装置。 ①1 答： ② ②2 ③3 ④4
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第四章 进给伺服系统
磁尺位置检测装置 磁尺： 是一种精度较高的位置检测装置。它 由磁性标尺、磁头、和检测电路组成。
W、ω、θ之间的关系
ω
ω
θ
BC=ABsin(θ/2) 其中
ω
光栅 节距
标尺光栅 θ
BC=ω/2 ， AB=W/2 ，
指示光栅 B
因此
W=ω/sin(θ/2)
C θ /2 W /2
由于θ很小，θ单位为rad时， Sin(θ/2) ≈ θ 故 W ≈ ω/ θ
伺服电机与伺服控制系统原理全
伺服电机与伺服控制系统原理全伺服电机是一种能够在给定的位置和速度范围内精确控制旋转或线性运动的电机。
它通常由电机本体、编码器和伺服控制器组成。
伺服控制系统则是用来控制伺服电机运动的系统，包括传感器、运动控制器和执行器等。
一、伺服电机的原理伺服电机的主要原理是通过反馈控制来实现精确位置和速度的控制。
伺服电机的控制系统通常由三个主要组件组成，分别是电机本体、编码器和伺服控制器。
1.电机本体：伺服电机通常采用带有内部电脑的电机，可以通过传感器测量其位置和速度。
它具有高速、高精度和高效率等特点。
2.编码器：编码器是一种用来测量电机位置和速度的传感器。
它通常安装在电机的轴上，并通过光电、磁电或电容等方式来检测旋转的位置和速度。
3.伺服控制器：伺服控制器是控制伺服电机运动的关键组件，它接收由编码器测量的位置和速度信息，并根据预定的控制算法计算出驱动电机的控制信号。
控制信号通过控制电流或电压来控制电机转动。
二、伺服控制系统的原理伺服控制系统的主要原理是通过对伺服电机进行闭环控制来实现运动的精确控制。
闭环控制系统由传感器、运动控制器和执行器组成。
1.传感器：传感器用于测量伺服电机的位置和速度，反馈给运动控制器。
传感器通常是编码器，通过检测电机的位置和速度来提供准确的反馈信号。
2.运动控制器：运动控制器接收传感器的反馈信号，并根据控制算法计算出控制信号。
控制信号传输给执行器驱动，以实现对伺服电机位置和速度的控制。
3.执行器：执行器是伺服电机的驱动器，它接收来自运动控制器的控制信号，并转化为适当的驱动电流或电压，以驱动电机转动。
伺服控制系统的工作原理是不断比较期望位置和实际位置之间的差距，并调整控制信号，使得它们尽可能接近。
控制器根据编码器反馈的位置和速度信息，计算出一个修正量，并将其与设定值进行对比。
然后，该修正值将被发送到执行器，以调整电机的转动。
由于伺服电机采用了闭环控制，可以有效地解决电机在负载变化、摩擦和惯性等方面的不确定性。
闭环伺服系统设计
主控界面设计
设计简洁明了的主控界面，方便用户进行系统监控和控制。
自定义报表和图形显示
根据用户需求，设计各类报表和图形显示，提供直观的数 据分析和可视化功能。
05 闭环伺服系统调试与优化
系统调试流程
硬件检查
检查伺服系统的硬件连接是否 正确，确保电机、编码器、驱
数据分析
对记录的数据进行统计分析，找出最优的控制参数组合。
参数应用
将最优的控制参数应用到伺服系统中，并进行验证和确认。
06 闭环伺服系统发展趋势与 展望
新技术与新材料的应用
01
数字孪生技术
利用数字孪生技术建立系统的虚拟模型，实现物理系统与数字模型的实
时交互，提高系统的预测和优化能力。
02
新型传感器技术
模糊控制算法
基于模糊逻辑和专家经验， 处理不确定性和非线性问 题，提高系统鲁棒性。
神经网络控制算法
模拟人脑神经元网络，通 过学习自适应调整系统参 数，实现复杂系统的智能 控制。
通信协议设计
串行通信协议
如RS-232、RS-485等，实现设备间的数据传输和命令控制。
网络通信协议
如TCP/IP、UDP等，实现远程数据交换和控制，提高系统扩展性。
驱动器选型与设计
01
02
03Байду номын сангаас
驱动器类型选择
根据电机类型和控制需求， 选择合适的驱动器类型， 如直流电机驱动器、交流 电机驱动器等。
驱动器参数匹配
根据电机参数和控制要求， 选择合适的驱动器参数， 如电压、电流、功率等。
驱动器控制算法
根据电机控制策略，设计 驱动器的控制算法，如 PID控制、模糊控制等。
伺服系统的开环控制与闭环控制
伺服系统的开环控制与闭环控制伺服系统是一种能够对输出进行精确控制的系统。
在伺服系统中，输出通常指的是某种物理量，例如位置、速度或者力。
开环控制和闭环控制是伺服系统两种主要的控制方式。
一、开环控制开环控制又称为非反馈控制。
在该模式下，控制器没有反馈被控制量的信息。
相反，控制器根据已知的输入信号和系统的静态和动态特性进行计算，输出控制信号。
由于开环控制没有考虑系统的实际输出值，所以结果可能会受到许多外部因素的影响而导致不稳定，例如系统的负载或环境温度变化。
开环控制通常应用于简单的系统或者那些对输出精确度要求不高的系统中。
二、闭环控制闭环控制又称为反馈控制。
在该模式下，控制器通过传感器获取被控制量的实际输出值，并将其返回至控制器，以便计算误差并相应地调整输出信号。
闭环控制通常比开环控制更加精确，因为它可以对实际输出值进行即时调整。
当然，在闭环控制模式下，系统所需的硬件和软件成本也更高。
闭环控制通常应用于对输出精度要求高且稳定性要求高的系统中。
三、开环控制和闭环控制的比较总的来说，开环控制和闭环控制各有优缺点。
开环控制通常比较简单，并且可以为系统提供基本的控制。
但是，由于其不考虑实际输出值的变化，所以其控制精度较低，对于环境变化比较敏感。
闭环控制虽然成本高，但其控制精度相对较高，可以从控制误差中学习并自我调节。
此外，由于它可以实施实时调整，所以闭环控制通常比开环控制更稳定。
四、结论在伺服系统中，开环控制和闭环控制是两种常见的控制模式。
适合哪种控制模式应该根据具体情况而定，包括对所需控制的输出精度要求、系统成本、环境条件等各种因素的影响。
利用Simulink仿真直流伺服电机的闭环位置控制系统
利用Simulink 仿真直流伺服电机的闭环位置控制系统 一直流伺服电机传递函数及参数选择直流电机的工作转矩等于负载转矩与负载惯性系统加、减速转矩之和，表达式为： 1()()()()L a d t M t M t J J dtω=++。
其中，()M t 为电动机输出转矩，N m ⋅；()L M t 为负载转矩，N m ⋅；()t ω为电动机角速度，1rad s -⋅；a J 为电动机电枢转动惯量，322.210a J kg m -=⨯⋅；1J 为负载的转动惯量，需将移动工作台的惯性转换到电机轴上，取2321()510,2z h J m kg m π-=⋅≈⨯⋅h 为丝杠螺距，z m 为工作台质量。
电机电路处于动态过程时，对线圈施加的电源电压()a u t 和电枢线圈内通过的电流()a i t 的关系为：()()()()()a a a a ab di t u t R i t L e t d t =++。
其中，a R 为电机电枢线圈内阻，a R =20Ω；a L 为电机电枢线圈的电感，a L =2H ；()b e t 为电机电枢线圈在定子磁场中运动时产生的反电动势。
电机输出转矩()M t 应与通过电枢线圈的电流大小成正比，则()()T a M t K i t =。
其中，T K 为电机输出扭矩常数，T K =15N m A -⋅⋅。
电机电枢线圈产生的反电动势()b e t 与电枢的工作角速度()t ω成正比，故有：()()b b e t K t ω=。
其中，b K 为电机电枢反电动势系数，10.0498b K V rad -=⋅。
我们分别将上述的算式进行拉普拉斯变换，并令初始条件为零，则有：1()()()()L a M s M s J J s s =++Ω；()()()()a a a a b U s R sL I s E s =++；()()T a M s K I s =；()()b b E s K s =Ω。
闭环伺服系统结构特点
闭环伺服系统结构特点
一、引言
闭环伺服系统是一种常见的控制系统，其结构特点决定了其在工业自动化领域的广泛应用。
本文将从以下几个方面对闭环伺服系统的结构特点进行详细介绍。
二、闭环伺服系统的基本组成
1. 传感器：用于检测被控对象的状态或位置，将信号转换为电信号送入控制器；
2. 控制器：处理传感器反馈信号，并根据设定值和反馈信号计算出控制指令；
3. 执行机构：根据控制指令执行动作，如电机、液压缸等。
三、闭环伺服系统的工作原理
1. 传感器检测被控对象状态或位置，并将信号送入控制器；
2. 控制器处理传感器反馈信号，并根据设定值和反馈信号计算出控制指令；
3. 控制指令送入执行机构，执行机构按照指令执行动作；
4. 执行机构动作产生反馈信号，传回给控制器；
5. 控制器根据反馈信号调整控制指令，使得被控对象达到设定值。
四、闭环伺服系统的优点
1. 精度高：闭环伺服系统通过反馈控制，可以实现对被控对象的精确控制；
2. 稳定性好：闭环伺服系统可以根据反馈信号实时调整控制指令，保证被控对象的稳定性；
3. 响应速度快：闭环伺服系统可以根据反馈信号实时调整控制指令，响应速度快。
五、闭环伺服系统的应用领域
1. 机器人：闭环伺服系统可以用于机器人的运动控制；
2. 飞行器：闭环伺服系统可以用于飞行器的姿态控制；
3. 机床：闭环伺服系统可以用于机床的位置和速度控制。
六、结论
闭环伺服系统是一种精确、稳定、响应速度快的控制系统，其基本组成包括传感器、控制器和执行机构。
在机器人、飞行器、机床等领域得到了广泛应用。
闭环控制系统的描述
闭环控制系统的描述
闭环控制系统是一种通过反馈机制对系统输出进行自动调节的控制系统。
在闭环控制系统中，系统的输出会被传感器或其他监测设备实时测量，并将测量结果反馈给控制器。
控制器根据反馈信息与设定目标进行比较，然后调整控制信号，使系统的输出逐渐接近或达到设定目标。
闭环控制系统的优点在于其具有较高的精度和稳定性，能够自动补偿系统内部和外部的干扰和变化，从而实现对被控对象的精确控制。
常见的闭环控制系统包括温度控制系统、速度控制系统、位置控制系统等。
闭环控制系统通常由控制器、执行器、被控对象和传感器等组成。
控制器是闭环控制系统的核心部分，它接收传感器反馈的信息，并根据控制算法计算出控制信号，发送给执行器。
执行器根据控制信号对被控对象进行调节，使其输出达到设定目标。
传感器则用于实时测量被控对象的输出，并将测量结果反馈给控制器。
在实际应用中，闭环控制系统需要根据被控对象的特点和控制要求进行设计和调试，以确保系统的稳定性和可靠性。
同时，还需要考虑系统的安全性和可维护性等因素，以保障系统的正常运行和长期使用。
伺服系统的基本要求及特征
伺服系统的基本要求及特征伺服系统是指由伺服电机、传感器、控制器和执行机构等组成的闭环控制系统。
它能够根据输入信号精确控制执行机构的位置、速度和力矩等参数。
伺服系统广泛应用于机械加工、自动化生产线、航空航天等领域，具有以下基本要求和特征。
一、基本要求1. 高精度控制：伺服系统需要能够实现高精度的位置、速度和力矩控制，以满足不同应用场景的需求。
2. 快速响应：伺服系统具备快速的响应能力，能够在瞬时改变的工况下迅速调整执行机构的运动状态。
3. 稳定性：伺服系统需要具备良好的稳定性，能够在长时间运行的过程中保持稳定的控制性能。
4. 可靠性：伺服系统需要具备高可靠性，能够在恶劣环境下稳定工作，并具备自动故障检测和报警功能。
5. 灵活性：伺服系统应具备灵活的控制方式，能够适应不同的工作模式和工作要求。
6. 易维护性：伺服系统需要具备良好的可维护性，以便及时发现和排除故障，减少停机时间。
二、特征1. 闭环控制：伺服系统采用闭环控制方式，通过不断地测量执行机构的状态和与预设值进行比较，实现对输出信号的精确控制。
2. 反馈控制：伺服系统通过传感器实时采集执行机构的位置、速度和力矩等参数，并将其反馈给控制器，用于控制决策。
3. 高精度传感器：伺服系统中的传感器需要具备高精度的测量能力，以保证控制系统的准确性和稳定性。
4. 高性能控制器：伺服系统的控制器需要具备高性能的运算能力和快速的响应速度，以满足高精度控制的要求。
5. 电流反馈控制：伺服系统中的电机控制通常采用电流反馈控制方式，通过控制电机的电流来实现对执行机构的精确控制。
6. 可编程控制：伺服系统的控制器通常具备可编程功能，能够根据不同的应用需求进行参数设置和控制策略的调整。
7. 多轴同步控制：伺服系统能够实现多个执行机构的同步控制，以满足复杂运动控制的需求。
8. 通信接口：伺服系统通常具备各种通信接口，可以与上位机进行数据交互和远程监控。
9. 自动故障检测和报警：伺服系统能够自动检测执行机构和传感器的故障，并及时发出报警信号，以减少故障对生产过程的影响。
伺服控制系统设计
Wop (s)
s(Ts s
K 1)(T2 s
1)
3.2 单闭环位置伺服系统
伺服系统旳闭环传递函数
W cl
(s)
TsT2 s 3
(Ts
K T2 )s2
s
K
闭环传递函数旳特性方程式
TsT2s3 (Ts T2 )s2 s K 0
3.2 单闭环位置伺服系统
用Routh稳定判据，为保证系统稳定，
须使
K
Ts T2 TsT2
单位置环伺服系统开环传递函数对数幅频特性
3.3 双闭环伺服系统
在电流闭环控制旳基础上，设计位置 调整器，构成位置伺服系统，位置调整 器旳输出限幅是电流旳最大值。 以直流伺服系统为例，对于交流伺服 系统也合用，只须对伺服电动机和驱动 装置应作对应旳改动。
3.3 双闭环伺服系统
Tm
R J CT Ce
Tl
La R
3.2 单闭环位置伺服系统
驱动器
电机
直流伺服系统控制对象构造图
采用PD调整器，其传递函数为
减速器
WAPR (s) WPD (s) K p (1 d s)
3.2 单闭环位置伺服系统
伺服系统开环传递函数
Wop (s)
s(Ts s
K ( d s 1)
1)(TmTl s2 Tms
3.5 复合控制旳伺服系统
前馈控制器旳传递函数选为
G(s) 1 W2 (s)
得到
m (s) 1
* m
(
s)
3.5 复合控制旳伺服系统
理想旳复合控制随动系统旳输出量可以完 全复现给定输入量，其稳态和动态旳给定误 差都为零。 系统对给定输入实现了“完全不变性” 。 需要引入输入信号旳各阶导数作为前馈控 制信号，但同步会引入高频干扰信号，严重 时将破坏系统旳稳定性，这时不得不再加上 滤波环节。
什么叫开环和闭环控制系统
什么叫开环和闭环控制系统有反馈的控制系统就叫闭环控制系统。
没有反馈的控制系统就叫开环控制系统。
例如：一个加热的控制系统，你不管温度，只管加热，就是开环控制系统。
如果一个加热的控制系统，可以通过温度的反馈，控制加热的功率或者加热时间，这个加热控制系统就叫闭环控制系统。
开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统举例：打开灯的开关——按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束，灯是否亮起以对按开关的这个活动没有影响；投篮——篮球出手后就无法再继续对其控制，无论球进与否，球出手的一瞬间控制活动即结束。
闭环控制系统：可以将控制的结果反馈回来与希望值比较，并根据它们的误差调整控制作用的系统举例：调节水龙头——首先在头脑中对水流有一个期望的流量，水龙头打开后由眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较，并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制；骑自行车——同理不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制开环闭环的区别：1、有无反馈；2、是否对当前控制起作用。
开环控制一般是在瞬间就完成的控制活动，闭环控制一定会持续一定的时间，可以借此判断，投篮第一次投篮投近了第二次投的时候用力一些，这也是一种反馈但不会对第一次产生影响了，所以是开环控制手动控制系统：必须在人的直接干预下才能完成控制任务的系统自动控制系统：不需要有人干预就可按照期望规律或预定程序运行的控制系统判断：骑自行车——人工闭环系统，导弹——自动闭环系统，人打开灯——人工开环系统，自动门、自动路灯——自动开环系统发动机电喷系统的闭环控制是一个实时的氧传感器、计算机和燃油量控制装置三者之间闭合的三角关系。
氧传感器“告诉”计算机混合气的空燃比情况，计算机发出命令给燃油量控制装置，向理论值的方向调整空燃比(14.7：1)。
这一调整经常会超过一点理论值，氧传感器察觉出来，并报告计算机，计算机再发出命令调回到14.7：1。
因为每一个调整的循环都很快，所以空燃比不会偏离14.7：1，一旦运行，这种闭环调整就连续不断。
闭环伺服系统结构特点
闭环伺服系统结构特点引言闭环伺服系统是一种常见的控制系统，被广泛应用于工业自动化、机械控制以及电子设备等领域。
本文将对闭环伺服系统的结构特点进行全面、详细、完整且深入地探讨。
一. 闭环伺服系统概述闭环伺服系统由传感器、控制器和执行器组成。
其中，传感器用于监测被控变量的状态，控制器根据传感器反馈的信息进行计算并产生相应的控制信号，最终由执行器完成动作。
闭环伺服系统的特点在于其具有反馈控制机制，通过不断对被控变量进行测量并与设定值进行比较，系统可以自动调整控制信号以实现精确控制。
二. 闭环伺服系统的结构特点闭环伺服系统具有以下结构特点：1. 传感器传感器是闭环伺服系统的重要组成部分，用于实时监测被控变量的状态。
传感器可以是物理量传感器，如温度传感器、压力传感器等，也可以是位置传感器、速度传感器等。
传感器将被控变量的状态转换为电信号，传递给控制器进行处理和分析。
2. 控制器控制器是闭环伺服系统的核心部分，负责计算控制信号以实现对被控变量的精确控制。
控制器通常采用微处理器、DSP芯片等计算设备，利用反馈控制算法对传感器反馈的信息进行分析和处理。
控制器根据测量值与设定值之间的差异计算出控制信号，并通过输出接口将信号传递给执行器。
执行器是闭环伺服系统的输出端，用于实现控制信号的动作。
执行器可以是电动机、伺服阀、液压缸等，根据被控变量的不同而选择不同的执行器。
执行器将控制信号转换为相应的动作或力，并作用于被控对象，从而实现对被控变量的控制。
4. 反馈回路闭环伺服系统的关键特点在于其具有反馈回路。
反馈回路是指从执行器输出到传感器输入之间的连接路径，它将被控对象输出的实际值反馈给控制器，用于控制器对控制信号的修正。
通过不断测量和比较实际值与设定值之间的差异，系统可以自动调整控制信号，达到对被控变量的精密控制。
三. 闭环伺服系统的工作原理闭环伺服系统按照以下步骤工作：1. 传感器测量传感器实时测量被控变量的状态，并将其转换为电信号。
伺服控制系统的动态响应测试方法
伺服控制系统的动态响应测试方法伺服控制系统是一种常用的工业控制系统，其被广泛应用于机械、电子和自动化等领域。
在进行伺服控制系统的设计、开发和生产过程中，测试系统的动态响应是非常重要的一步。
本文将介绍一些常见的伺服控制系统的动态响应测试方法。
一、闭环测试法闭环测试法是一种基于反馈机制的动态响应测试方法。
闭环测试法通过将输出信号返回到控制器中，检测输入信号和输出信号之间的误差，并对系统进行校正。
闭环测试法可以精确地测试伺服控制系统的响应速度、稳定性和抗干扰能力。
闭环测试法的步骤如下：1.设置控制器参数：将控制器的比例、积分和微分参数分别设置为合适的值。
2.设置测试信号：将测试信号设置为阶跃信号或正弦波信号。
3.打开闭环控制：将伺服控制系统的闭环控制打开，使输出信号返回到控制器中进行校正。
4.测试响应速度：通过检测响应速度，判断伺服控制系统的响应速度是否符合要求。
闭环测试法的优点是可以精确地测试伺服控制系统的响应速度和稳定性，缺点是测试过程比较繁琐。
二、开环测试法开环测试法是一种基于预设信号的动态响应测试方法。
开环测试法通过将预设信号发送到伺服控制系统中，检测输出信号的变化，并对系统进行校正。
开环测试法可以快速测试伺服控制系统的响应速度和灵敏度。
开环测试法的步骤如下：1.设置测试信号：将测试信号设置为阶跃信号或正弦波信号。
2.关闭闭环控制：将伺服控制系统的闭环控制关闭。
3.测试响应速度：通过检测响应速度，判断伺服控制系统的响应速度是否符合要求。
开环测试法的优点是测试过程简单，缺点是无法测试伺服控制系统的稳定性和抗干扰能力。
三、频率扫描测试法频率扫描测试法是一种基于频域分析的动态响应测试方法。
频率扫描测试法通过对伺服控制系统进行频率扫描，分析其频率响应特性，并对系统进行校正。
频率扫描测试法可以快速测试伺服控制系统的频率响应特性。
频率扫描测试法的步骤如下：1.设置测试信号：将测试信号设置为不同频率的正弦波信号。
第九组-基于PLC的交流伺服系统闭环控制
硬件系统和接线图-激光雷达
360度6米范围内的激光测距 频率：360点采样/周，5.5Hz 最高10Hz
硬件系统和接线图-激光雷达
工作原理:
RPLIDAR采用激光三角测距技术，配合 RoboPeak研发的高速的视觉采集处理机构，可 进行每秒高达2000次以上测距动作。每次测距 ，RPLIDAR将发射经过调制的红外激光信号， 该光照到物体的反射光将由它本身的视觉采集 系统接收。经过DSP处理器实时解算，从通讯 接口输出目标物体与RPLIDAR的距离值和当前 夹角信号。
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硬件系统和接线图-激光雷达
测量性能 RPLIDAR三角测距系统距离分辨率随实际距离变化
硬件系统和接线图-激光雷达
基本通讯模式
a) 标准的单次请求-单次应答模
式
b) 单次请求-多次应答模式
c) 单次请求-无应答模式
硬件系统和接线图-激光雷达
请求报文
格式如右上图，以固定的0xA5开
头
请求命令
d) 对于超过±3000范围的数据予以规范
目录
1
任务简介及成员分工
2 3 4
硬件系统和接线图 上位机界面和程序设计
下位机程序设计
5
实验结果
实验结果
电机控制演示视频
激光雷达演示视频
实验结果
结果：
在本次基于PLC的交流伺服系统闭环控制实验中，基
本上实现了所预期的包括控制电机运动（变速，转向，启动
目录
1
任务简介及成员分工
2 3 4
硬件系统和接线图 上位机界面和程序设计
下位机程序设计
5
实验结果
硬件系统和接线图-PLC
型号：CP1E-NA20DT-D 电源规格：DC24V
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接 通 电 源
控制电路
发热盘
电饭锅 的内锅 热量
电饭锅的内 锅温度
输入
输出
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热量
给 定 温 度
＋ －
控制电 路
发热盘
电饭锅的 内锅
电饭锅的内锅 温度
检测装置
单击此处编辑母版标题样式 案例2 数控机床闭环伺服机构
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图
闭环控制系统
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图1-5 半闭环控制系统框图
单击此处编辑母版标题样式 三、 闭环伺服系统
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这是一种自动控制系统，其中包括功率放大和反馈，使输 出变量的值相应输入变量的值。 数控装置发出质量脉冲后，当指令值送到位置比较电路时， 此时若工作台没有移动，即没有位置反馈信号时，指令值 使伺服驱动电动机转动，经过齿轮、滚珠丝杠螺母副等传 动元件带动机床工作台移动。装在机床工作台上的位置测 量元件，测出工作台的实际位移量后，后反馈到数控装置 的比较器中与指令信号进行比较，并用比较后的差值进行 控制。若两者存在差值，经放大器后放大，再控制伺服驱 动电动机转动，直至差值为零时，工作台才停止移动。这 种系统称为闭环伺服系统。
图１-４ 按给定值操纵的开环控制系统方框图
单击此处编辑母版标题样式 2.2 半闭环伺服系统
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这种控制系统不是直接测量工作台的位移量，而是通过旋转变压器、 光电编码器或分解器等角位移测量元件，测量伺服机构中电动机或丝 杠的转角，来间接测量工作台的位移。这种系统中滚珠丝杠螺母副和 工作台均在反馈环路之外，其传动误差等仍会影响工作台的位置精度， 故称为半闭环控制系统。图1-5为半闭环控制系统框图。
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感谢欣赏
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闭环伺服控制系统
单击此处编辑母版标题样式 闭环伺服控制系统
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一、自动控制系统 二、开环和半闭环伺服系统 三、闭环伺服系统 四、案例
单击此处编辑母版标题样式 一、自动控制系统
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能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统，称为 自动控制系统。它一般由控制装置和被控制对象组成。被 控制对象（简称被控对象）是指要求实现自动控制的机器、 设备或生产过程，例如飞机、火车、机床，以及铁路行车 指挥过程或工业生产的某种过程等。控制装置则是指对被 控制对象起控制作用的设备总体。 自动控制的式，而半闭环控制方式就是开环控制方式 和闭环控制方式相结合的一种控制方式。
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图1-6 为闭环控制系统框图。闭环伺服系统的优点是精 度高、速度快。主要用在精度要求较高的数控镗铣床、 数控超精车床、数控超精镗床等机床上。
图1-6 闭环控制系统框图
单击此处编辑母版标题样式 四、闭环伺服系统案例
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案例1 案例1：普通家用电饭锅的煮饭控制：煮饭时电源接通， 内锅放在发热盘上，使锅内温度升高，当温度达到80度C 以上时，饭煮熟，进入保温状态；而保温时，系统通过检 测装置会不断检测锅内的温度，当锅内的温度过低时，又 会加热，使锅内温度始终保持在一定的范围内。
单击此处编辑母版标题样式 二、开环和半闭环控制系统 2.1 开环控制系统
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这种控制方式不带位置测量元件。 数控装置根据信息载体上的指令信号，经过控制运算发出指令脉冲， 使伺服驱动元件转过一定的角度，并通过传动齿轮、滚珠丝杠螺母副， 使执行机构（如工作台）移动或转动。图1-4为开环控制系统的框图。 这种控制方式没有来自位置的反馈信号，对执行机构的动作情况不进 行检查，指令流向为单向，因此被称为开环控制系统。