伺服电机教程PPT课件
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伺服电机控制技术课件
参数设置
根据实际需求，对伺服驱动器的 参数进行设置，包括速度环、位 置环、电流环等参数的调整。
调试步骤
按照一定的步骤进行伺服驱动器 的调试，包括电机参数的识别、 控制器参数的调整等。
使用注意事项
在使用过程中，注意保持伺服驱 动器的良好散热、定期检查电缆 和连接器的完好性等，以确保其 正常运行和延长使用寿命。
伺服电机驱动器的接口与连接
01
02
03
数字接口
如EtherCAT、Profinet等 ，可以实现高速、高精度 的数据传输和控制。
模拟接口
如电压、电流模拟输入输 出，适用于简单的速度和 位置控制。
连接方式
根据不同的接口类型，采 用相应的电缆和连接器进 行连接，确保信号传输的 稳定性和可靠性。
伺服电机驱动器的调试与使用
伺服电机控制技术 课件
目录
• 伺服电机概述 • 伺服电机控制系统 • 伺服电机驱动技术 • 伺服电机控制算法 • 伺服电机应用案例
01
CATALOGUE
伺服电机概述
伺服电机的定义与工作原理
伺服电机是指一种能够将输入的电信 号转换为机械运动的装置，其工作原 理基于电磁感应定律和磁场对电流的 作用力。
通常以毫米或微米为统对输入信号的响应速度，通 常以毫秒或微秒为单位。
转矩控制精度
转矩控制精度是指伺服电机控 制系统能够实现的最小转矩调 节步长，通常以牛米或毫牛米 为单位。
抗干扰能力
抗干扰能力是指伺服电机控制 系统在存在外部干扰的情况下
仍能保持稳定运行的能力。
伺服电机具有响应速度快、控制精度 高、稳定性好等优点，广泛应用于各 种需要精确控制机械运动的场合。
当电流通过伺服电机内部的线圈时， 会产生磁场，该磁场与转子相互作用 ，产生转矩，从而使转子转动。
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。
《伺服电机精讲》课件
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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。
伺服电机讲解PPT课件
（3）I/O信号接口
驱动器
外部组成
电机电源输入 输出接线端子
数码显示窗口 参数设置键 计算机RS232口
I/O信号接口 编码器信号接口
交流伺服电机驱动器
系统结构
U V W
连接AC220V
I/O板
图 2-2 交流伺服电机系统接线示意 图
型号
ST系列交流伺服电机型号编号说明
110 ST -M 050 30 L F B Z 1 2 3 4 5 6 789
选型
功率的选择 功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容
易因过载而损坏。
1. 对于连续运行的伺服电动机，所选功率应等于或 略大于生产机械的功率。
2. 对于短时工作的伺服电动机，允许在运行中有短 暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械 的功率。
Thanks for your attention!
绝对式编码器
每一个位置对应一个确定的数字码， 其示值只与测量的起始和终止位置有 关，与测量的中间过程无关
编码器结构
安装在电机后端，其转盘与电机同轴。 码盘、发光管、光电接收管、光栏板、放大整形电路
编码器结构
A相脉冲 B相脉冲 Z相脉冲
码盘
所刻条纹越多，分辨率越高
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
5：表示电机额定转速，其值为二位数×100，单位：r/min
选型
种类的选择 一般自动控制应用场合应尽可能选用交流伺服电 机。调速和控制精度很高的场合选用直流伺服电机或 其他专用的控制电机,如直线电机等。
结构型式的选择
根据工作方式和工作环境的条件选择不同的结构 型式，如频繁启停的场合选用空心杯转子结构的伺服 电机；如速度要求较平衡的场合选用大惯量伺服电机
驱动器
外部组成
电机电源输入 输出接线端子
数码显示窗口 参数设置键 计算机RS232口
I/O信号接口 编码器信号接口
交流伺服电机驱动器
系统结构
U V W
连接AC220V
I/O板
图 2-2 交流伺服电机系统接线示意 图
型号
ST系列交流伺服电机型号编号说明
110 ST -M 050 30 L F B Z 1 2 3 4 5 6 789
选型
功率的选择 功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容
易因过载而损坏。
1. 对于连续运行的伺服电动机，所选功率应等于或 略大于生产机械的功率。
2. 对于短时工作的伺服电动机，允许在运行中有短 暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械 的功率。
Thanks for your attention!
绝对式编码器
每一个位置对应一个确定的数字码， 其示值只与测量的起始和终止位置有 关，与测量的中间过程无关
编码器结构
安装在电机后端，其转盘与电机同轴。 码盘、发光管、光电接收管、光栏板、放大整形电路
编码器结构
A相脉冲 B相脉冲 Z相脉冲
码盘
所刻条纹越多，分辨率越高
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
5：表示电机额定转速，其值为二位数×100，单位：r/min
选型
种类的选择 一般自动控制应用场合应尽可能选用交流伺服电 机。调速和控制精度很高的场合选用直流伺服电机或 其他专用的控制电机,如直线电机等。
结构型式的选择
根据工作方式和工作环境的条件选择不同的结构 型式，如频繁启停的场合选用空心杯转子结构的伺服 电机；如速度要求较平衡的场合选用大惯量伺服电机
《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
伺服电机教学PPT教学PPT学习教案
1）交流永磁伺服电机本体：主要由转子和定子两部分组成，在转子上装有特殊性能的永磁体（采用稀土永磁材料），用以产生恒定磁场。在电机定子铁心上的三相电枢绕组，接在驱动控制器的逆变器的输出部分。
2）传感器：为了对转子磁极定向，首先必须有转子位置检测器，以此为依据实现矢量控制；为了检测电机的实际运行速度，通常需加装速度传感器，它和位置传感器一起安装在电机的非负载端。实际上，检测电机的转子旋转速度、磁极位置和系统的闭环的位置这三种信号可由一个编码器或一个旋转变压器来完成。
第8页/共42页
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
◇特点：异步伺服电动机与普通异步电动机的重要区别之一是——转子电阻大。其目的是：1）为了增大异步伺服电动机的调速范围并满足机械特性更接近于线性的要求。2）防止出现“自转”现象。
第9页/共42页
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
防止出现“自转”现象0 00
第13页/共42页
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
4）双相控制：励磁绕组与控制绕组间的相位差固定为90度电角度，而励磁绕组电压的幅值随控制电压的改变而同样改变。也就是说，不论控制电压的大小如何，伺服电机始终在圆形旋转磁场下工作，获得的输出功率和效率最大。
第14页/共42页
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
第11页/共42页
伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
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
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。
2）传感器：为了对转子磁极定向，首先必须有转子位置检测器，以此为依据实现矢量控制；为了检测电机的实际运行速度，通常需加装速度传感器，它和位置传感器一起安装在电机的非负载端。实际上，检测电机的转子旋转速度、磁极位置和系统的闭环的位置这三种信号可由一个编码器或一个旋转变压器来完成。
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
◇特点：异步伺服电动机与普通异步电动机的重要区别之一是——转子电阻大。其目的是：1）为了增大异步伺服电动机的调速范围并满足机械特性更接近于线性的要求。2）防止出现“自转”现象。
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
防止出现“自转”现象0 00
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
4）双相控制：励磁绕组与控制绕组间的相位差固定为90度电角度，而励磁绕组电压的幅值随控制电压的改变而同样改变。也就是说，不论控制电压的大小如何，伺服电机始终在圆形旋转磁场下工作，获得的输出功率和效率最大。
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
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。
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
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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3.1 三菱伺服产品介绍
• MR-J3系列放大器型号构成
MR-J3-□□□-□
RJ004 兼容直线伺服电机 RJ006 兼容全闭环系统
无 单相/3相200-230VAC 1 单相100-120VAC 4 三相400VAC
A 通用脉冲串接口 B 兼容SSCNET III，高速串行总线 T CC LINK连接内置定位控制
10
1.3.1 伺服放大器控制回路
速度控制处理流程
① 模拟量形式的速度指令进入速度 运算器，使电机开始运行
② 电机运行后使用编码器旋转，发出 脉冲反馈
③ 脉冲反馈经过FV转化为相应的模 拟
量进入伺服驱动器 ④ 反馈值与给定值相比较，如果有偏
差通过电流环输出控制电流使用其 差值改为零
11
1.3.1 伺服放大器控制回路
其中又可分为：内置电阻方式
外接电阻方式
方式
外接制动单元
（3）大容量（11kw以上）————————电源再生方式
d 逆变回路：
生成适合马达转速的频率、适合负载转矩大小的电流，驱动马达。
逆变模块采用IGBT开关元件。
e 动态制动器：
具有在基极断路时，在伺服马达端子间加上适当的电阻器进行短路消 耗旋转能，使之迅速停转的功能。
HC-SP 中惯量，中容量
HC-RP 超低惯量，中容量
HC-LP 低惯量，中大容量
17
HC-UP 扁平型，中容量
3.2 选件
• 其他选件：
线缆，接头，再生制动选件，电池单元，功率改善电抗器， EMC滤波器，抗干扰产品。
18
伺服放大器各部分构造
19
伺服放大器输入电源电路
20
显示和操作
21
实验
试运行——点动 通过试运行模式中的点动运行确认电机是否可以正常动作 操作方法：
按住up和down键可使伺服电机旋转 松开，电机停止。
通过伺服设置软件可以修改转速和加减速时间常数。
22
3.3 伺服设置软件介绍
软件系统
编程
设置
选型
23
3.3 伺服设置软件介绍
设置软件 MR-Configurator setup221E 通讯连接
思考：三环中哪个环的响应性最快？
12
1.3.1 伺服放大器控制回路
变频器与伺服放大器在主回路与控制回路上的区别：
由变频器变更为伺服时，需考虑： （1） 机械的刚性 （2）换算到电机轴的负载惯量 （3）电机轴的振动 （4）减速机构的打滑
13
2.2 伺服的作用
按照定位指令装置输出的脉冲串，对工件进行定位控制。
2
1.1 AC伺服原理
构成伺服机构的元件叫伺服元件。由驱动放大器（AC放大器）， 驱动电机（AC伺服驱动电机）和检测器组成。
3
1.2.1 伺服放大器主回路
4
1.2.1 伺服放大器主回路
a 整流回路： 将交流转变成直流，可分为单相和三相整流桥。 平滑电容：对整流电源进行平滑，减少其脉动成分。
速度环
9
1.3.1 伺服放大器控制回路
位置控制处理流程
假设脉冲指令为1个脉冲，输入时动作为： ①偏差计数器成为+1 ②转变为1个脉冲对应的电压进入放大器 ③放大器产生SPWM波驱动马达旋转 ④编码器也相应旋转，发出1脉冲的震荡 ⑤1脉冲的震荡再次输入到偏差计数 器
中，从原来的指令+1减去1脉冲的震 荡，计数器值成为0 ⑥结果使DA转换输出0V到放大器， 放大器使马达停止 ⑦完成1脉冲的定位
6
1.2.2 伺服电机
• 转矩特性
三菱伺服电机属于永磁同步电机。 伺服电机的输出转矩与电流成正比 其从低速到高速都可以以恒定转矩运转
思考：伺服电机与普通三相异步电机.2 伺服电机
• 编码器种类和结构
8
1.3.1 伺服放大器控制回路
• 伺服控制回路
位置环
电流环
c再生制动： 所谓再生制动就是指马达的实际转速高于指令速度时， 产生能量回馈的现象。 再生制动回路就是用来消耗这些回馈能源的装置。
5
1.2.1 伺服放大器主回路
按照再生制动回路的种类，可以分为：
（1）小容量（0.4kw以下）————————电容再生方式
（2) 中容量（0.4kw至11kw）———————电阻再生制动方式
ＵＳＢ1.1 通用接口
MR-J3-A 和 B系列 更快的响应速度 实时数据采集提高了20倍以上
USB USB
USB mini-B
USB B
与运动控制器的连接
MR-J3-B 只需一根线就可以连接所有伺服
ＳＳＣＮＥＴⅢ 24
相关操作： 通讯设置
3.3 伺服设置软件介绍
读写保存参数
交流伺服进阶课程
—MR-J3-A系列伺服放大器 作者：丁富伟 2011年11月
1
主要内容
伺服放大器基本原理（主回路和控制回路） 伺服的作用 三菱伺服介绍（ 包括产品分类及软件的使用 ） AC 伺服在传送带上的应用————速度控制 AC 伺服在收放卷设备上的应用——转矩控制 AC伺服在机床设备上的应用————位置控制 伺服产品的安装维护及相关报警 绝对位置控制系统原理简介
伺服放大器三种控制方式
1 转矩控制： 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，主要应用于需要严格控制转 矩的场合。 ——电流环控制
2 速度控制： 通过模拟量的输入或脉冲的频率对转动速度的控制。 ——速度环控制
3 位置控制： 伺服中最常用的控制，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,所以一般应用于定位装置 。 ——三环控制
放大器容量（如10为100w）
16
3.1 三菱伺服产品介绍
• MR-J3系列伺服电机型号构成
H□-□P □□□□□
无 标准轴 K 带键槽 D 带D型槽 无 无油封 J 油封
无 无电磁制动 B 电磁制动 电机额定转速（r/min）
额定输出容量（kw）
HC-MP 超低惯量，小容量
HC-KP 低惯量，小容量
伺服电机锁定功能
当偏差计数器的输出为零时，如果有外力使伺服电机转动，由 编码器将反馈脉冲输入偏差计数器，偏差计数器发出速度指令， 旋转修正电机使之停止在滞留脉冲为零的位置上，该停留于固定 位置的功能，称为伺服锁定。
进行适合机械负荷的位置环路增益和速度环路增益调整。
14
3.1 三菱伺服产品介绍
• MR-J3交流伺服系统 丰富的产品线
3.1 三菱伺服产品介绍
• MR-J3系列放大器型号构成
MR-J3-□□□-□
RJ004 兼容直线伺服电机 RJ006 兼容全闭环系统
无 单相/3相200-230VAC 1 单相100-120VAC 4 三相400VAC
A 通用脉冲串接口 B 兼容SSCNET III，高速串行总线 T CC LINK连接内置定位控制
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1.3.1 伺服放大器控制回路
速度控制处理流程
① 模拟量形式的速度指令进入速度 运算器，使电机开始运行
② 电机运行后使用编码器旋转，发出 脉冲反馈
③ 脉冲反馈经过FV转化为相应的模 拟
量进入伺服驱动器 ④ 反馈值与给定值相比较，如果有偏
差通过电流环输出控制电流使用其 差值改为零
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1.3.1 伺服放大器控制回路
其中又可分为：内置电阻方式
外接电阻方式
方式
外接制动单元
（3）大容量（11kw以上）————————电源再生方式
d 逆变回路：
生成适合马达转速的频率、适合负载转矩大小的电流，驱动马达。
逆变模块采用IGBT开关元件。
e 动态制动器：
具有在基极断路时，在伺服马达端子间加上适当的电阻器进行短路消 耗旋转能，使之迅速停转的功能。
HC-SP 中惯量，中容量
HC-RP 超低惯量，中容量
HC-LP 低惯量，中大容量
17
HC-UP 扁平型，中容量
3.2 选件
• 其他选件：
线缆，接头，再生制动选件，电池单元，功率改善电抗器， EMC滤波器，抗干扰产品。
18
伺服放大器各部分构造
19
伺服放大器输入电源电路
20
显示和操作
21
实验
试运行——点动 通过试运行模式中的点动运行确认电机是否可以正常动作 操作方法：
按住up和down键可使伺服电机旋转 松开，电机停止。
通过伺服设置软件可以修改转速和加减速时间常数。
22
3.3 伺服设置软件介绍
软件系统
编程
设置
选型
23
3.3 伺服设置软件介绍
设置软件 MR-Configurator setup221E 通讯连接
思考：三环中哪个环的响应性最快？
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1.3.1 伺服放大器控制回路
变频器与伺服放大器在主回路与控制回路上的区别：
由变频器变更为伺服时，需考虑： （1） 机械的刚性 （2）换算到电机轴的负载惯量 （3）电机轴的振动 （4）减速机构的打滑
13
2.2 伺服的作用
按照定位指令装置输出的脉冲串，对工件进行定位控制。
2
1.1 AC伺服原理
构成伺服机构的元件叫伺服元件。由驱动放大器（AC放大器）， 驱动电机（AC伺服驱动电机）和检测器组成。
3
1.2.1 伺服放大器主回路
4
1.2.1 伺服放大器主回路
a 整流回路： 将交流转变成直流，可分为单相和三相整流桥。 平滑电容：对整流电源进行平滑，减少其脉动成分。
速度环
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1.3.1 伺服放大器控制回路
位置控制处理流程
假设脉冲指令为1个脉冲，输入时动作为： ①偏差计数器成为+1 ②转变为1个脉冲对应的电压进入放大器 ③放大器产生SPWM波驱动马达旋转 ④编码器也相应旋转，发出1脉冲的震荡 ⑤1脉冲的震荡再次输入到偏差计数 器
中，从原来的指令+1减去1脉冲的震 荡，计数器值成为0 ⑥结果使DA转换输出0V到放大器， 放大器使马达停止 ⑦完成1脉冲的定位
6
1.2.2 伺服电机
• 转矩特性
三菱伺服电机属于永磁同步电机。 伺服电机的输出转矩与电流成正比 其从低速到高速都可以以恒定转矩运转
思考：伺服电机与普通三相异步电机.2 伺服电机
• 编码器种类和结构
8
1.3.1 伺服放大器控制回路
• 伺服控制回路
位置环
电流环
c再生制动： 所谓再生制动就是指马达的实际转速高于指令速度时， 产生能量回馈的现象。 再生制动回路就是用来消耗这些回馈能源的装置。
5
1.2.1 伺服放大器主回路
按照再生制动回路的种类，可以分为：
（1）小容量（0.4kw以下）————————电容再生方式
（2) 中容量（0.4kw至11kw）———————电阻再生制动方式
ＵＳＢ1.1 通用接口
MR-J3-A 和 B系列 更快的响应速度 实时数据采集提高了20倍以上
USB USB
USB mini-B
USB B
与运动控制器的连接
MR-J3-B 只需一根线就可以连接所有伺服
ＳＳＣＮＥＴⅢ 24
相关操作： 通讯设置
3.3 伺服设置软件介绍
读写保存参数
交流伺服进阶课程
—MR-J3-A系列伺服放大器 作者：丁富伟 2011年11月
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主要内容
伺服放大器基本原理（主回路和控制回路） 伺服的作用 三菱伺服介绍（ 包括产品分类及软件的使用 ） AC 伺服在传送带上的应用————速度控制 AC 伺服在收放卷设备上的应用——转矩控制 AC伺服在机床设备上的应用————位置控制 伺服产品的安装维护及相关报警 绝对位置控制系统原理简介
伺服放大器三种控制方式
1 转矩控制： 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，主要应用于需要严格控制转 矩的场合。 ——电流环控制
2 速度控制： 通过模拟量的输入或脉冲的频率对转动速度的控制。 ——速度环控制
3 位置控制： 伺服中最常用的控制，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,所以一般应用于定位装置 。 ——三环控制
放大器容量（如10为100w）
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3.1 三菱伺服产品介绍
• MR-J3系列伺服电机型号构成
H□-□P □□□□□
无 标准轴 K 带键槽 D 带D型槽 无 无油封 J 油封
无 无电磁制动 B 电磁制动 电机额定转速（r/min）
额定输出容量（kw）
HC-MP 超低惯量，小容量
HC-KP 低惯量，小容量
伺服电机锁定功能
当偏差计数器的输出为零时，如果有外力使伺服电机转动，由 编码器将反馈脉冲输入偏差计数器，偏差计数器发出速度指令， 旋转修正电机使之停止在滞留脉冲为零的位置上，该停留于固定 位置的功能，称为伺服锁定。
进行适合机械负荷的位置环路增益和速度环路增益调整。
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3.1 三菱伺服产品介绍
• MR-J3交流伺服系统 丰富的产品线