伺服控制系统

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伺服控制系统(设计)

第一章伺服系统概述伺服系统是以机械参数为控制对象的自动控制系统。

在伺服系统中，输出量能够自动、快速、准确地尾随输入量的变化，因此又称之为随动系统或者自动跟踪系统。

机械参数主要包括位移、角度、力、转矩、速度和加速度。

近年来，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、材料技术的快速发展以及机电创造工艺水平的逐步提高，伺服技术已迎来了新的发展机遇，伺服系统由传统的步进伺服、直流伺服发展到以永磁同步机电、感应电机为伺服机电的新一代交流伺服系统。

目前，伺服控制系统不仅在工农业生产以及日常生活中得到了广泛的应用，而且在许多高科技领域，如激光加工、机器人、数控机床、大规模集成电路创造、办公自动化设备、卫星姿态控制、雷达和各种军用武器随动系统、柔性创造系统以及自动化生产线等领域中的应用也迅速发展。

1.1 伺服系统的基本概念1.1.1 伺服系统的定义“伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作，即控制信号到来之前，被控对象时静止不动的；接收到控制信号后，被控对象则按要求动作；控制信号消失之后，被控对象应自行住手。

伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵便方便的控制。

1.1.2 伺服系统的组成伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。

它由检测部份、误差放大部份、部份及被控对象组成。

1.1.3 伺服系统性能的基本要求1 )精度高。

伺服系统的精度是指输出量能复现出输入量的精确程度。

2 )稳定性好。

稳定是指系统在给定输入或者外界干扰的作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。

3 )快速响应。

响应速度是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。

4)调速范围宽。

调速范围是指生产机械要求机电能提供的最高转速和最低转速之比。

5 )低速大转矩。

在伺服控制系统中，通常要求在低速时为恒转矩控制，电机能够提供较大的输出转矩；在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率。

伺服控制系统课程论文

伺服控制系统课程作业现代伺服系统综述指导教师：学生：学号：专业：班级：完成日期：摘要在自动控制系统中，把输出量能够以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为伺服系统。

伺服系统也叫位置随动系统，以精确运动控制和力能输出为目的，综合运用机电能量变换与驱动控制技术、检测技术、自动控制技术、计算机控制技术等，实现精确驱动与系统控制。

伺服系统主要包括电机和驱动器两部分，广泛用于航空、航天、国防及工业自动化等自动控制领域。

伺服系统按其驱动元件划分有步进式伺服系统、直流电动机伺服系统和交流电动机伺服系统。

随着微处理器技术、大功率高性能半导体功率器件技术、电机永磁材料制造工艺的发展及电力电子、控制理论的应用，交流电动机伺服系统近年来获得了迅速发展，广泛用于工业生产的各个领域，如数控机床的进给驱动和工业机器人的伺服驱动等。

因此，在相当大的范围内，交流电动机伺服系统取代了步进电动机与直流电动机伺服系统，时至目前，具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，其动、静态特性已完全可与直流伺服系统相媲美，已成为伺服系统的主流。

关键词：伺服系统自动控制驱动元件1 伺服系统的发展阶段伺服系统的发展与它的驱动元件——伺服电动机的不同发展阶段相联系，并结合老师在第一章所讲的伺服系统分类的知识，伺服电动机至今经历了三个主要的发展阶段。

（1）第一个发展阶段（20世纪60年代以前）：步进电动机开环伺服系统；伺服系统的驱动电机为步进电动机或功率步进电动机，位置控制为开环系统。

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°；步进电机存在一些缺点：在低速时易出现低频振动现象；一般不具有过载能力；步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转现象，停止时转速过高易出现过冲现象。

伺服控制技术技术

• 伺服控制系统和调速控制系统一样，都属于反馈控制系统，即通过对给定量和反馈量的比较，按照某种控制运算规律对执行机构进行调节控制。当给定量增大、反馈量不变时，差值增大，输出量增大；当给定量不变、输出量增大时，差值就会减小，随之输出量也就会减小，形成闭环控制系统。就控制原理而言，速度调节控制系统与伺服控制系统的原理是完全相同的。
图7-3 图7-2
图7-2
图7-3
(7-9)
图7-3
2) 电流环控制
(7-10)
(7-10)
7.2.2 交流伺服控制系统的数学模型
6 6.1
(6-36) (6-39)
(7-11)
(7-11)
(7-12) (7-13)
2．交流伺服控制系统控制对象的统一模型
• 以上分析表明，采用电流闭环控制后，交流伺服控制系统与直流伺服控制系统具有相同的控制对象，式(7-11)或式(7-12)可以称为在电流闭环控制下，交、直流伺服控制系统控制对象的统一模型。
(2) 伺服电机及驱动器
• 由伺服电机及驱动器组成的伺服控制单元是整个交流伺服系统的核心，如图7-4虚线框内所示部件，用于实现系统位置控制、速度控制、转矩和电流控制。
(3)
• 交流伺服控制系统的检测元件最常用的是旋转式光电编码器和光栅。旋转式光电编码器一般安装在电机轴的后端部，用于通过检测脉冲来计算电机的转速和位置；光栅通常安装在机械平台上，用于检测机械平台的位移，以构成一个大的随动闭环结构。
• 伺服控制系统与调速控制系统的主要区别在于，调速控制系统的主要作用是保证稳定和抵抗扰动，而伺服控制系统要求输出量准确跟随给定量的变化，更突出快速响应能力。
• 总体而言，稳态精度和动态稳定性是两种控制系统都必须具备的，但在动态性能中，调速控制系统多强调抗扰性，而伺服控制系统则更强调快速跟随性。

伺服系统的组成部分,各功能实现方法

伺服系统的组成部分,各功能实现方法
伺服系统是一种复杂的控制系统，由多个部分组成，包括控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机。

以下是对这些组成部分的简要描述：
1. 控制器：这是伺服系统的核心部分，负责根据输入的指令和系统的反馈信息计算出控制量，以控制电动机的转动。

控制器的计算速度、精度和稳定性对整个伺服系统的性能有着决定性的影响。

2. 功率驱动装置：这部分负责将控制器的控制信号转换为能够驱动电动机的实际电流或电压。

功率驱动装置通常包括电力电子器件和驱动电路，用于实现电流的放大和转换。

3. 反馈装置：这部分负责实时监测电动机的转动状态，并将监测到的信息反馈给控制器。

常见的反馈装置包括编码器、光电码盘和霍尔元件等，用于检测电动机的转速、位置和方向等信息。

4. 电动机：这是伺服系统的执行部分，负责将控制器的控制信号转换为实际的机械运动。

伺服电动机通常采用直流或交流电源供电，具有较高的启动转矩和快速响应的特点。

在伺服系统中，控制器通过比较指令信号和反馈信号来调节电动机的转动，以达到对目标值的精确控制。

功率驱动装置则负责将控制器的控制信号转换为实际驱动电动机的电流或电压，而反馈装置则提供系统的实时信息，以便
控制器进行调节。

最终，伺服系统能够实现对目标值的精确跟踪，并保证系统的稳定性、快速性和精度。

伺服控制系统课程设计

伺服控制系统课程设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握伺服控制系统的基本原理、组成和应用，能够分析简单的伺服控制系统，并具备初步的设计和调试能力。

具体目标如下：1.知识目标：（1）了解伺服控制系统的定义、分类和基本原理；（2）掌握伺服控制系统的组成及其作用；（3）熟悉伺服控制系统的应用领域。

2.技能目标：（1）能够分析简单的伺服控制系统；（2）具备伺服控制系统的设计和调试能力；（3）学会使用相关仪器仪表和软件进行伺服控制系统的分析和设计。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的创新意识和团队合作精神；（2）增强学生对自动化领域的兴趣和责任感；（3）提高学生解决实际问题的能力。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.伺服控制系统的定义、分类和基本原理；2.伺服控制系统的组成及其作用；3.伺服控制系统的应用领域；4.伺服控制系统的设计和调试方法；5.相关仪器仪表和软件的使用。

三、教学方法为了达到本节课的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解伺服控制系统的基本原理、组成和应用；2.讨论法：引导学生讨论伺服控制系统的设计和调试方法；3.案例分析法：分析具体的伺服控制系统实例，加深学生对知识的理解；4.实验法：让学生动手进行伺服控制系统的设计和调试，提高实际操作能力。

四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法，将准备以下教学资源：1.教材：伺服控制系统相关教材；2.参考书：介绍伺服控制系统的相关书籍；3.多媒体资料：课件、视频、图片等；4.实验设备：伺服控制系统实验装置；5.软件：伺服控制系统分析和设计软件。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，将采用以下评估方式：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习状态；2.作业：布置与课程内容相关的作业，检查学生对知识的理解和应用能力；3.考试：定期进行考试，检验学生对课程知识的掌握程度；4.实验报告：评估学生在实验过程中的操作能力和分析问题的能力；5.小组项目：评估学生在团队合作中的表现以及对知识的综合运用能力。

伺服系统控制方法

伺服系统是一种常见的控制系统，用于精确控制机械运动。

以下是一些伺服系统的控制方法：
1.PID控制：PID控制是一种常用的控制方法，通过综合考虑系统的输入、
输出和误差来调整系统的控制输出，以实现系统的稳定和精确控制。

2.PI控制：PI控制是PID控制的一种简化形式，只考虑系统的误差，不考
虑系统的输入和输出。

3.PD控制：PD控制是PID控制的另一种简化形式，只考虑系统的误差和输
入。

4.P控制：P控制只考虑系统的误差，不考虑系统的输入和输出。

5.Fuzzy控制：Fuzzy控制是一种模糊逻辑控制方法，通过使用模糊逻辑来
处理不精确或不确定的信息，以实现系统的控制。

6.Neural network控制：Neural network控制是一种基于神经网络的控制
方法，通过使用神经网络来模拟系统的行为，并使用反向传播算法来训练网络，以实现系统的控制。

这些控制方法可以用于不同类型的伺服系统，以实现系统的精确控制和稳定性。

伺服控制系统的4种控制方式

伺服控制系统的4 种控制方式导语：伺服控制系统的3 种控制方式，速度控制和转矩控制，位置控制。

伺服控制系统的3 种控制方式，速度控制和转矩控制，位置控制基础知识一、伺服系统组成(自上而下)控制器：plc，变频器，运动控制卡等其他控制设备，也称为上位机；伺服驱动器：沟通上位机和伺服机电，作用类似于变频器作用于普通交流马达。

伺服机电：执行设备，接受来自驱动器的控制信号；机械设备：将伺服机电的圆周运动(或者直线机电的直线运动)转换成所需要的运动形式；各类传感器和继电器：检测工业控制环境下的各种信号送给上位机或者驱动器做为某些动作的判断标准。

二、伺服控制方式三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式。

速度控制和转矩控制都是用摹拟量来控制的，位置控制是通过发脉冲来控制的。

▶如果您对机电的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，固然是用转矩模式。

▶如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用速度或者位置模式比较好。

▶如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。

▶如果本身要求不是很高，或者基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。

就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。

对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对机电进行调整。

如果控制器本身的运算速度很慢(比如PLC，或者低端运动控制器)，就用位置方式控制。

如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这普通只是高端专用控制器才干这么做。

普通说驱动器控制的好坏，有个比较直观的比较方式，叫响应带宽。

当转矩控制或者速度控制时，通过脉冲发生器给它一个方波信号，使机电不断的正转、反转，不断的调高频率，示波器上显示的是个扫频信号，当包络线的顶点到达最高值的70.7%时，表示已经失步，此时频率的高低，就能说明控制的好坏了，普通电流环能做到1000HZ 以上，而速度环只能做到几十赫兹。

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。

伺服系统总结

伺服系统总结伺服系统是一种控制系统，由电机和驱动器组成。

它可以将机械运动与电子控制相结合，实现精确的位置、速度和力控制。

本文将对伺服系统的电机和驱动器进行详细总结。

电机是伺服系统的核心组件，它将电能转化为机械能，驱动机械执行器实现各种运动。

常见的伺服电机有直流无刷电机（BLDC）、步进电机、交流伺服电机等。

不同类型的电机适用于不同的应用场景。

直流无刷电机（BLDC）是一种先进的伺服电机，具有高效、高速、高扭矩和低维护成本的特点。

它通过电子换向器实现自动换向，不需要传统的机械换向器，使得其运行更加平稳和可靠。

BLDC电机的控制方式一般有开环控制和闭环控制两种。

开环控制是指根据电机的电压、电流和转速等参数进行控制，适用于一些简单的应用场景。

闭环控制是在开环控制的基础上加入编码器或传感器，实时监测电机的位置和速度，并进行反馈调整，以实现更精确的控制。

闭环控制广泛应用于需要高精度位置和速度控制的场合，如机床、印刷设备等。

步进电机是一种常见的伺服电机，其工作原理是根据电机的步进角度进行控制。

步进电机的控制方式有全步进和半步进两种。

全步进是每次给电机施加一个步进脉冲，使电机转动一个步进角度。

半步进是在全步进的基础上，通过控制电流的大小和方向，使电机转动一半的角度。

步进电机的优点是结构简单、控制方便，缺点是转速较低，不能实现高速和高精度的运动。

交流伺服电机是一种高性能的伺服电机，具有响应快、精度高和可靠性强的特点。

它通过电子控制器对电机供电进行频率、幅值和相位的调节，从而实现位置和速度的精确控制。

交流伺服电机适用于要求高速和高精度的应用，如机器人、自动化设备等。

驱动器是伺服系统的另一个重要组成部分，它接受来自控制器的信号，并将信号转化为电流或电压，驱动电机实现相应的运动。

驱动器的功能主要包括电源转换、信号放大、电流控制和保护等。

不同类型的电机需要不同的驱动器来实现最佳性能。

在选择驱动器时，需要考虑的因素包括电压和电流的要求、控制方式、保护功能和对外部环境的适应性。

机电一体化第六章伺服驱动控制系统设计

更加简单。步进电机既是驱动元件，又是脉冲角位移变换元件。 E. 当控制脉冲数很小，细分数较大时，运行速度达到每转30分
钟。 F.体积小、自定位和价格低是步进电动机驱动控制的三大优势。 G. 步进电机控制系统抗干扰性好
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二、伺服驱动控制系统设计的基本要求
1. 高精度控制 2. 3. 调速范围宽、低速稳定性好 4. 快速的应变能力和过载能力强 5. 6.
闭环调节系统。
(4) ①
② 调节方法。
(5) ① 使用仪器。用整定电流环的仪器记录或观察转速实际值波形，电
② 调节方法。
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六、晶体管脉宽(PWN)直流调速系统
晶体管脉宽直流调速系统与用频率信号作开关的晶闸管系统相比，具 (1) 由于系统主电源采用整流滤波，因而对电网波形影响小，几乎不 (2) 由于晶体管开关工作频率很高（在2 kHz左右），因此系统的 (3) 电枢电流的脉动量小，容易连续，不必外加滤波电抗器也可平稳 (4) 系统的调速范围很宽，并使传动装置具有较好的线性，采用Z2
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(2) ① A. 步进电动机型号：130BYG3100D (其他型号干扰大) B. 静转矩15 N·m C. 步距角0.3°/0 6°
D. 空载工作频率40 kHz E. 负载工作频率16 kHz ② A. 驱动器型号ZD-HB30810 B. 输出功率500 W C. 工作电压85～110 V D. 工作电流8 A E. 控制信号，方波电压5～9 V，正弦信号6～15 V ③ 控制信号源。
(3) ① 标准信号控制系统（如图6-16） ②检测信号控制系统（如图6-17）
③ 计算机控制系统（如图6-18）
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图6-16 标准信号控制系统图图6-17 检测信号控制系统图图6-18 计算机控制系统图

什么是伺服控制系统

什么是伺服控制系统
伺服控制系统是一种智能化电子控制系统，用于实现自动化机械、
设备等的精密控制。

该系统的主要功能是能够将机械、电子和控制技
术等多种技术手段结合起来，以实现对于电机或者其他设备的精准控制，从而达到更高效、更稳定的运转状态。

伺服控制系统的工作原理是利用传感器实时监测设备的运动状态，
并通过微处理器、控制器等计算机硬件设备，在此基础上对于设备的
运动状态进行实时控制，实现设备运动不受外界干扰，运动更加稳定、快速响应、运动路径更加精准。

伺服控制系统可以应用在多种领域，包括但不限于加工机床、自动
化装备、机器人、无人驾驶等。

在工业生产中，伺服控制系统可以提
高生产效率，改善产品质量，降低设备运行成本。

此外，随着技术的不断发展，伺服控制系统的功能从最初的位置控制、速度控制、扭矩控制逐渐向更高级的控制模式上发展，如自适应
控制、智能控制、模糊控制等，此类高级模式能够更好地满足现代工
业对于高精度、高速度、高效率生产的需求。

总结来看，伺服控制系统作为一种高精度、高效率、高可靠性的自
动化控制技术，已经成为了现代工业生产的核心竞争力之一，其应用
前景广阔，未来还将继续在工业生产和汽车工业、电子航空等领域中
得到广泛的应用。

什么是伺服系统？伺服系统的工作原理

什么是伺服系统？伺服系统的工作原理
伺服其实就是一种自动控制系统，其输出被控量始终伴随给定值的变化而变化。

对于已经了解了伺服电缆和伺服电机的我们来说，要了解伺服电机电缆还需要了解最为关键的伺服及伺服系统这两个重要概念。

伺服作为一种自动控制系统，其输出控制量包括了是物体位置、方位以及状态等。

一般情况下，它的任务无非是根据要求，放大、变换或者调控功率，从而能够更加灵活地实现对驱动装置所输出量的控制。

伺服是希腊语中的其实是“奴隶”之意，这就表示，伺服机构在创立之初，本来就是用于满足人们需求的一种工具，一切都是为了使人们的工作能够更加得心应手。

所以伺服机构总是按控制信号所作出的要求来进行相关动作。

一旦没有了控制的讯号，它就会选择静止不动，直到控制讯号再次传达过来。

后来，人们根据伺服机构的特性，又得出了“伺服系统”的概念。

伺服系统也就是随动系统，是一种反馈控制系统，用于精确地跟随着或者是复现出某个过程。

伺服系统中的被控制量，也就是系统的输出量，一般专指机械位移或者加速度和位移速度，是针对这些的反馈系统。

而它的作用在于使输出的转角或机械位移能够有效而准确地跟踪输入的转角或机械位移。

伺服系统在结构组成上，跟其他形式的一些反馈控制系统相比，并没有什么根本上的区别。

另外，伺服系统的作用也十分明确，主要是用来以小功率信号来控制大功率的负载、在无机械连接时由输入轴来控制远处的输出轴，以及使得输出的机械位移能够精确地对电信号进行跟踪，例如指示仪表就是这样。

伺服的控制原理及应用

伺服的控制原理及应用一、概述伺服控制是一种广泛应用于自动化系统中的控制方法，通过对输出进行反馈，控制系统能够准确地跟踪和调节目标值。

伺服控制广泛应用于工业生产线、机械设备、无人驾驶汽车等领域。

二、伺服的基本原理伺服系统由伺服电机、编码器、控制器和负载组成。

下面我们来逐步介绍伺服的基本原理。

2.1 伺服电机伺服电机是伺服系统的核心部分，它能够根据输入的电信号控制转速和位置。

常见的伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机。

2.2 编码器编码器是伺服系统中的重要传感器，它能够准确地测量电机的转动角度和速度，并将这些信息反馈给控制器。

2.3 控制器控制器是伺服系统中的大脑，它根据编码器的反馈信息和设定值，控制电机的输出信号。

控制器可以采用PID控制算法来实现精确的控制。

2.4 负载负载是伺服系统要控制的对象，它可以是机械设备中的各种部件，如转盘、传动装置等。

控制器通过控制伺服电机，使负载达到预定的位置和速度。

三、伺服的应用伺服控制由于其精确性和可靠性，广泛应用于各种领域。

3.1 工业生产线在工业生产线中，伺服控制被广泛用于控制机械臂、传送带等设备。

通过伺服控制，可以实现高精度的定位和跟踪，提高生产效率。

3.2 机械设备伺服控制在机械设备中的应用也非常广泛。

例如，在数控机床中，伺服控制能够实现高速、高精度的刀具定位；在包装设备中，伺服控制可以实现物品的精确包装。

3.3 无人驾驶汽车伺服控制在无人驾驶汽车中也扮演着重要角色。

通过伺服控制，车辆能够准确地根据传感器的反馈信息控制转向和速度，实现自动驾驶。

3.4 医疗设备在医疗设备中，伺服控制可以实现对治疗设备的精确控制。

例如，在放射治疗中，伺服控制可以使辐射源按照预定的路径运动，准确照射病变部位。

3.5 机器人机器人是伺服控制的另一个重要应用领域。

通过伺服控制，机器人能够实现高精度的动作和抓取，广泛应用于制造业、卫生保健等领域。

四、总结伺服控制是一种精确、可靠的控制方法，应用广泛。

伺服控制系统

伺服系统的组成
例：仿型铣床随动系统
r(t)为模杆的位移，c(t)是铣刀杆的位移。希望铣刀的运动c(t)完全复现模杆
的运动r(t)。使得加工出来的零件尺寸和模型一样。
e(t) 信号
放大
功率放大
R1
R2
E
r(t)
c(t)
减速器
电动机
模型
零件
r(t)
电
位
_计
调节器
放大器
功率放大
执行电机
减速器
控制器
被控对象
控制器
放大
被控对象
舵机控制系统
θr 主指令信号；θy 舵角信号 e =θr -θy 偏差信号 e = 0 时，达到一致。舵角连续跟踪θr 必须自动克服水流的干扰。
控制器放大
电动机
θy 齿轮
θr 指令
θy
舵轮
❖ 反馈的特点与作用
特点： 1、连续的检测偏差量； 2、回路增益可以较高，使误差很小，
n０理想空载转速，nR 满载转速
5、负载扰动作用下系统的响应负载扰动对系统动态过程的影响是调速系统的重要
技术指标之一衡量抗扰能力一般取大转速降(升)Δnmax与响应时
间tsf来度量
6、元件参数变化的敏感性要求
指控制系统本身各项元件参数的变化所引起的误差。通常如不提出要求，则应包含在系统精度和稳定性要求之内
❖ 控制理论快速发展传递函数、拉普拉斯变换和奈奎斯特稳定理论；根轨迹；现代控制理论
❖ 计算机、大规模集成电路的发展，各元器件趋于数字化、集成化，使现代伺服系统朝着高精度、低噪声的方向发展。
❖ 展望未来，新器件、新理论、新技术必将驱使伺服系统朝“智能化”方向发展，赋予人工智能特性的伺服系统以及智能控制器必将获得广泛应用。

伺服控制系统介绍

1．交流伺服电机组成：励磁绕组/控制绕组：两绕组相差90度励磁绕组：励磁电压控制绕组：控制电压2．交流伺服电机控制模式：速度模式、位置模式、转矩模式3．控制方式：幅值控制：保持控制电压和励磁电压之间的相位角差β为90，仅仅改变控制电压的幅值，这种控制方式叫幅值控制。

相位控制：保持控制电压的幅值不变，仅仅改变控制电压与励磁电压的相位差β，这种控制方式叫相位控制。

幅值相位控制：在励磁电路中联移相电容，改变控制电压的幅值以引起励磁电压的幅值及其相对于控制电压的相位差发生变化，这种控制方式，叫幅值相位控制(或电容控制）。

4．直流伺服电动机与普通直流电动机基本一样，也是由：1、磁极（定子）2、电枢（转子）、3、电刷4、换向器定子磁极用于产生磁场。

5．直流伺服电机：直流伺服电动机具有起动转矩大、调速范围宽、机械特性和调节特性线性度好、控制方便等优点，被广泛应用在闭环或半闭环控制的伺服系统中。

6．直流伺服电机的分类：按结构分：永磁式、电磁式按励磁分：他励、并励、串励、复励7．直流伺服电机结构与普通电机的区别有三点：（1）转子是光滑无槽的铁芯，用绝缘粘合剂直接把线圈帖在铁心表面上。

（2）转子长而且直径小，这是为了减少转动惯量。

（3）定子结构采用图所示方形，提高了励磁线圈放置的有效面积．但由于无槽结构．气隙较大，励磁和线圈匝数较大，故损耗大，发热厉害，为此采取措施是在极间安放船型挡风板，增加风压，使之带走较多的热量。

而线圈外不包扎形成赤裸线圈。

8．直流伺服电机（1）、能量转换部分直流伺服电机的能量转换部分的结构和工作原理与普通小型直流电动机基本相同。

它的励磁绕组和电枢绕组分别由两个独立电源供电。

通常采用电枢控制，就是励磁电压U f 一定，建立的磁通量Φ也是定值，而将控制电压Uc加在电枢上。

（2）、编码器部分用于返馈电动机转动的角度量。

9．直流伺服电机的速度控制方式：(1)电枢电压控制（恒转矩调速方式）----在定子磁场不变的情况下，通过改变施加在电枢绕组两端的电压来改变电动机的转速，由于负载和定子磁场均不变，电枢电流可以达到额定值，相应的输出转矩也可以达到额定值，由电机学可知，这种调速方式称为恒转矩调速方式。

伺服控制系统的应用领域

伺服控制系统的应用领域伺服控制系统是一种自动化控制系统，用于控制和调节电机和运动系统的位置、速度和加速度。

这种控制系统在许多工业和商业应用中很常见，以下就伺服控制系统的应用领域做些讨论。

一、制造业在制造业中，伺服控制系统被广泛应用于机器人、自动化生产线、3D打印机等各种自动化和精密控制设备中。

它们可以监测和调整设备的位置，确保零件加工的精度和质量。

另外，一些需要高速旋转的设备，如钻机、车床和磨床，也需要伺服控制系统来控制电机的速度和精度，让设备能够顺畅地工作且准确地处理工作。

二、电子制造在电子制造业中，伺服控制系统也扮演着非常关键的角色。

例如，在半导体制造和显示器制造中，需要将微小的零件和组件安装在精确的位置上。

伺服控制系统能够精确地控制电机，确保组件的位置精度和组装速度，从而保证产品最终的质量。

三、航空和航天在航空和航天领域中，伺服控制系统也扮演着重要的角色。

例如，它们在飞机、无人机或导弹中用于控制飞行方向和作动器。

此外，伺服控制系统还用于航天载具的控制和航天望远镜在空间中的朝向的控制。

四、生物医疗在生物医疗领域，伺服控制系统被广泛应用于各种设备中，比如医疗机器人、放射治疗设备等。

这些设备需要高精度的运动控制，以确保治疗的准确性和安全性。

五、机器人技术随着机器人技术的快速发展，伺服控制系统的应用也变得越来越广泛。

例如，在制造、医疗、教育和军事等各个领域中都需要机器人帮助人类完成特定任务。

伺服控制系统也可以被应用于机器人中，以帮助机器人完成更准确的运动和更高效的生产及工作。

这些应用包括底盘运动控制、重量支持、手臂运动等等。

总之，伺服控制系统在许多领域都扮演着重要的角色，这些领域包括制造业、电子制造、航空和航天、生物医疗和机器人技术。

随着技术的大力发展与创新，我们相信伺服控制系统所应用的领域将会越来越广泛且更加普及。