伺服系统概述PPT课件
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《伺服系统设计》课件
了解伺服系统在机床 数控加工中的应用， 提高加工精度和效率。
自动化生产线
探索伺服系统在自动 化生产线中的应用， 实现自动化和智能化 生产。
航空航天
了解伺服系统在航空 航天领域的应用，确 保飞行器的安全和稳 定。
机器人控制
掌握伺服系统在机器 人控制中的应用，实 现精确的运动和操作。
总结
• 伺服系统的优点和局限性 • 伺服系统设计中需要注意的问题 • 未来伺服系统的发展《伺服系统设计》PPT课件。在本课程中，我们将深入探讨伺服系统 的原理、结构、参数设定以及应用，帮助您理解其功能和重要性。
课程概述
• 什么是伺服系统？ • 伺服系统的功能和特点 • 伺服系统在工业控制中的重要性
伺服系统原理
• 伺服系统工作原理概述 • 伺服电机的工作原理 • 编码器的作用和原理 • 控制器的作用和原理
掌握确定参数的基本原则和方法，以实现最 佳系统性能。
2 伺服系统参数设定的方法
学习具体的参数设定方法，包括响应时间和 稳定性的平衡。
3 PID控制器参数的选取方法
4 伺服系统参数整定的实例
了解PID控制器参数选取的常用方法和技巧。
通过实例学习如何在实际应用中进行参数整 定。
伺服系统的应用
机床数控加工
伺服系统的结构
伺服系统的结构
了解伺服系统各组成部分的功能和相互关系。
伺服电机和驱动器的选择
如何根据实际需求选择合适的伺服电机和驱动器。
编码器和控制器的选择
选择适合应用的编码器和控制器，确保系统的准 确性和可靠性。
控制器与编码器的接口
了解控制器和编码器之间的连接方式和通信协议。
伺服系统的参数设定
1 伺服系统参数设定的原则
《进给伺服系统》课件
进给伺服系统的分类
总结词
进给伺服系统可以根据不同的分类标准进行分类，如 按照控制方式、电机类型、反馈方式等。
详细描述
根据不同的分类标准，进给伺服系统可以分为多种类 型。按照控制方式，可以分为开环控制和闭环控制； 按照电机类型，可以分为直流电机伺服系统和交流电 机伺服系统；按照反馈方式，可以分为模拟反馈和数 字反馈。此外，还可以根据应用领域、功率大小等进 行分类。不同类型的进给伺服系统具有不同的特点和 应用范围，选择合适的类型对于实现高精度制造和加 工至关重要。
位置检测器通常由传感器和信号处理电路组成。
传感器将物体的位置转换为电信号，信号处理电路将电信号转换为可处理的数字或模拟信号，以便控制 器进行处理。
控制器的工作原理
控制器是一种用于控制系统的装置， 它根据输入的信号和设定的参数来控 制系统的输出。
在进给伺服系统中，控制器根据输入 的指令和位置检测器的反馈信号来控 制伺服电机的输出，以实现精确的位 置控制。
VS
详细描述
智能伺服系统集成了传感器、控制器、执 行器等多种技术，能够实现自适应控制、 自主学习和自主决策等功能。未来，智能 伺服系统将进一步拓展应用领域，提高系 统的智能化水平和自适应性，满足不断变 化的市场需求。
网络化伺服系统的发展趋势
总结词
网络化伺服系统是实现设备间高效通信和协 同工作的关键技术。
机器人
机器人是进给伺服系统的另一个重要应用领域。
机器人的运动轨迹需要精确控制，进给伺服系统能够实 现高精度的轨迹跟踪和定位。
在机器人中，进给伺服系统主要用于控制机器人的关节 运动和末端执行器的位置。
此外，进给伺服系统还可以提高机器人的稳定性和动态 性能，使其能够更好地适应复杂的工作环境。
伺服系统概述 PPT课件
12 伺服系统概述
伺服系统的特点和功用
• 伺服系统与一般机床的进给系统有本质上差别，它能根据 指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置 • 伺服系统是数控装置和机床的联系环节，是数控系统的重 要组成
12 伺服系统概述
二、伺服系统基本类型
按控制原理分 有开环、闭环和半闭环三种形式 按被控制量性质分 有位移、速度、力和力矩等伺 服系统形式 按驱动方式分 有电气、液压和气压等伺服驱动形式 按执行元件分 有步进电机伺服、直流电机伺服和交 流电机伺服形式
12 伺服系统概述
气压系统与液压系统的比较
1.
2.
3. 4.
5.
空气可以从大气中取之不竭且不易堵塞；将用过的气体排入大 气，无需回气管路处理方便；泄漏不会严重的影响工作，不污 染环境。 空气粘性很小，在管路中的沿程压力损失为液压系统的干分之 一，易于远距离控制。 工作压力低．可降低对气动元件的材料和制造精度要求。 对开环控制系统，它相对液压传动具有动作迅速、响应快的优 点。 维护简便，使用安全，没有防火、防爆问题；适用于石油、化 工、农药及矿山机械的特殊要求。对于无油的气动控制系统则 特别适用于无线电元器件生产过程，也适用于食品和医药的生 产过程。
优点
操作简便；编程容易； 能实现定位伺服控制； 响应快、易与计算机 （CPU）连接；体积小、 动力大、无污染。
缺点
瞬时输出功率大；过载 差；一旦卡死，会引起 烧毁事故；受外界噪音 影响大。 功率小、体积大、难于 小型化；动作不平稳、 远距离传输困难；噪音 大；难于伺服。 设备难于小型化；液压 源和液压油要求严格； 易产生泄露而污染环境。
12 伺服系统概述
三、伺服系统基本要求
精度高： 稳定性好：
伺服系统介绍 ppt
伺服系统介绍
· 伺服系统构成
控制器
正弦波PWM
编码器数据
伺服放大器
伺服电机
· 脉冲串定位系统框图
定位模块
FX定位单元 其它控制器
脉冲串
-脉冲频率控制速度 -脉冲累积数控制位移
编码器反馈
三菱伺服系统的选型
何谓AC 伺服系统
以物体的位置，方位，姿势等为控制量，组成能跟踪目标的任意变化的控制系统。 伺服机构在由指令部输入目标值（位置，速度等）时，就能检测当前值（位置，速 度等），并与目标值相比较，经常进行着使其差值变小的控制。
传统解决方案
SSCNET 解决方案
Q173CPU 32 轴/ 模块
QD75M 4 轴/ 模块
· MR-J2S的特点
采用高性能CPU，速度响应达到550Hz以上 采用高分辨率编码器131072p/rev(17位)
接收一个脉冲，电机旋转0.0027° 高级实时自动调整抑制控制器 振动抑制滤波器,自适应振动 增益搜索功能，自动找出最佳增益值 电机的自动ID识别
多轴显示器
MR-Configurator和MT-Developer的兼容性提高
伺服参数设定画面的综合
MT-Developer系统设定
MR-Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｏｒ参数设定画面
・统一管理设定数据 ・全部的设定数据在motion侧进行管理
图表功能的强化
３通道示波器功能 可以同时对电机速度、转矩、母线电压等进行测定
31开放通讯协议用户可自行开发应用程序读出指令状态显示参数外部输入输出信号外部输入输出信号主站发送指令从站返回数据的半双工通讯方式当前报警和历史报警写入指令状态显示数据清除参数写入当前报警复位和历史报警清除操作模式的选择外部信号的使能测试操作模式相关数据伺服设置软件mrconfigurator轻松设定伺服参数轻松设定伺服参数同时还有诊断功能同时mrj2ssetup151e用于mrj2smresetup154e用于mre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机械分析功能高级功能增益共振点30秒内快速完成共振点的检测相位增益搜索功能反复进行加减速操作设定inp的范围满足定位精度为提高定位精度设定等待时间长于调整时间第一次起动与第二次起动间隔必须大于1秒第一次起动与第二次起动间隔必须大于1秒输入的定位指令脉冲必须大于100pulses设置参数块数值为000e使用微振动抑制功能关闭自动调整模式从机械分析器文件中读取机械分析数据自动识别电机id号电机力矩限制电机机械特性速度命令位置增益1位置增益1机器模拟功能位置增益2速度增益1速度增益2速度积分补偿读取写入电机速度滞留脉冲速度命令力矩力矩曲线图主要选用配件动态制动器适用于11kw或者以上的伺服放大器当断电或者保护回路动作时使电机急停
· 伺服系统构成
控制器
正弦波PWM
编码器数据
伺服放大器
伺服电机
· 脉冲串定位系统框图
定位模块
FX定位单元 其它控制器
脉冲串
-脉冲频率控制速度 -脉冲累积数控制位移
编码器反馈
三菱伺服系统的选型
何谓AC 伺服系统
以物体的位置，方位，姿势等为控制量，组成能跟踪目标的任意变化的控制系统。 伺服机构在由指令部输入目标值（位置，速度等）时，就能检测当前值（位置，速 度等），并与目标值相比较，经常进行着使其差值变小的控制。
传统解决方案
SSCNET 解决方案
Q173CPU 32 轴/ 模块
QD75M 4 轴/ 模块
· MR-J2S的特点
采用高性能CPU，速度响应达到550Hz以上 采用高分辨率编码器131072p/rev(17位)
接收一个脉冲，电机旋转0.0027° 高级实时自动调整抑制控制器 振动抑制滤波器,自适应振动 增益搜索功能，自动找出最佳增益值 电机的自动ID识别
多轴显示器
MR-Configurator和MT-Developer的兼容性提高
伺服参数设定画面的综合
MT-Developer系统设定
MR-Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｏｒ参数设定画面
・统一管理设定数据 ・全部的设定数据在motion侧进行管理
图表功能的强化
３通道示波器功能 可以同时对电机速度、转矩、母线电压等进行测定
31开放通讯协议用户可自行开发应用程序读出指令状态显示参数外部输入输出信号外部输入输出信号主站发送指令从站返回数据的半双工通讯方式当前报警和历史报警写入指令状态显示数据清除参数写入当前报警复位和历史报警清除操作模式的选择外部信号的使能测试操作模式相关数据伺服设置软件mrconfigurator轻松设定伺服参数轻松设定伺服参数同时还有诊断功能同时mrj2ssetup151e用于mrj2smresetup154e用于mre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机械分析功能高级功能增益共振点30秒内快速完成共振点的检测相位增益搜索功能反复进行加减速操作设定inp的范围满足定位精度为提高定位精度设定等待时间长于调整时间第一次起动与第二次起动间隔必须大于1秒第一次起动与第二次起动间隔必须大于1秒输入的定位指令脉冲必须大于100pulses设置参数块数值为000e使用微振动抑制功能关闭自动调整模式从机械分析器文件中读取机械分析数据自动识别电机id号电机力矩限制电机机械特性速度命令位置增益1位置增益1机器模拟功能位置增益2速度增益1速度增益2速度积分补偿读取写入电机速度滞留脉冲速度命令力矩力矩曲线图主要选用配件动态制动器适用于11kw或者以上的伺服放大器当断电或者保护回路动作时使电机急停
《伺服系统入门资料》课件
市场发展前景
随着技术不断进步，各行各业对伺服系统的需求不断增长，市场发展前景仍然广阔。
总结
• 伺服系统是一种由伺服放大器、电机、编码器、反馈控制器和其他元 器件组成的自动化控制系统。
• 伺服系统具有高效精确的特点，广泛应用于工业自动化、医疗、半导 体电子、航空模型等领域。
• 伺服系统的结构不同、应用不同，具有很多种分类，但其基本原理和 工作模式相同。
伺服系统入门资料
本课件对伺服系统进行概述，针对伺服系统的定义、组成、应用领域、工作 原理、分类和市场情况等方面进行详细介绍。
伺服系统的定义与组成
定义
伺服系统是一种由伺服放大器、电机、编码器、 反馈控制器和其他元器件组成的自动化控制系统。
组成
伺服系统主要由伺服电机、传感器、控制器和驱 动器等组成。
伺服系统的工作原理
伺服系统的分类和特点
分类
• 根据控制方式的不同，分为开环伺服和闭环 伺服。
• 根据结构的不同，分为直线伺服和旋转伺服。 • 根据应用的不同，分为位置伺服、速度伺服
和扭矩伺服等。
特点
• 稳定性好 • 响应速度快 • 适应范围广 • 易于控制
伺服系统的选型和安装
选型 安装
根据应用场景选择合适的伺服系统规格、型号和 品牌。
伺服系统的优点和缺点
优点
• 高精度 • 高速度 • 高刚性 • 广泛应用领域
缺点
• 成本相对较高 • 需要专业技能和经验 • 易出现过调和不足调问题
伺服系统的发展历程
发展历程
伺服系统最初采用模拟回路控制电机，后来发展到 数字回路，现在越来越多地采用数字信号处理技术 来控制。
未来趋势
随着数字化技术、智能化技术和控制算法的不断发 展，伺服系统将更加高效稳定，向"轻量化、高效率" 的方向发展。
随着技术不断进步，各行各业对伺服系统的需求不断增长，市场发展前景仍然广阔。
总结
• 伺服系统是一种由伺服放大器、电机、编码器、反馈控制器和其他元 器件组成的自动化控制系统。
• 伺服系统具有高效精确的特点，广泛应用于工业自动化、医疗、半导 体电子、航空模型等领域。
• 伺服系统的结构不同、应用不同，具有很多种分类，但其基本原理和 工作模式相同。
伺服系统入门资料
本课件对伺服系统进行概述，针对伺服系统的定义、组成、应用领域、工作 原理、分类和市场情况等方面进行详细介绍。
伺服系统的定义与组成
定义
伺服系统是一种由伺服放大器、电机、编码器、 反馈控制器和其他元器件组成的自动化控制系统。
组成
伺服系统主要由伺服电机、传感器、控制器和驱 动器等组成。
伺服系统的工作原理
伺服系统的分类和特点
分类
• 根据控制方式的不同，分为开环伺服和闭环 伺服。
• 根据结构的不同，分为直线伺服和旋转伺服。 • 根据应用的不同，分为位置伺服、速度伺服
和扭矩伺服等。
特点
• 稳定性好 • 响应速度快 • 适应范围广 • 易于控制
伺服系统的选型和安装
选型 安装
根据应用场景选择合适的伺服系统规格、型号和 品牌。
伺服系统的优点和缺点
优点
• 高精度 • 高速度 • 高刚性 • 广泛应用领域
缺点
• 成本相对较高 • 需要专业技能和经验 • 易出现过调和不足调问题
伺服系统的发展历程
发展历程
伺服系统最初采用模拟回路控制电机，后来发展到 数字回路，现在越来越多地采用数字信号处理技术 来控制。
未来趋势
随着数字化技术、智能化技术和控制算法的不断发 展，伺服系统将更加高效稳定，向"轻量化、高效率" 的方向发展。
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
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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
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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。
现代交流伺服系统 第1章 伺服系统概述
2
伺服系统概述
伺服技术的应用遍及各个领域，例如绕地飞行和高空探测的各类卫星， 地面上飞驰的高速列车，在海上游弋的万吨邮轮和舰船，军事上的导弹发 射架的天线驱动，特定环境下完成特殊任务的各类机器人，各种办公室自 动化设备等。
3
1.1 伺服系统的基本概念
内容提要
1.1.1 伺服系统的定义 1.1.2 伺服系统发展回顾 1.1.3 伺服系统的组成
被控 输出 对象
图 1-1 伺服系统的一般结构
9
1.1.3 伺服系统的组成
给定 环节
比较
+环节误差
控制器
给定
输入 -
功率放大 与变换环节
执行 环节
扰 动
被控 输出 对象
Hale Waihona Puke 反馈环节图 1-1 伺服系统的一般结构
10
1.1.3 伺服系统的组成
（6）执行环节（执行机构）：控制信号获得功率放大后，激励被控机
14
1.2.1 稳定性好
稳定性反应了动态过程的振荡倾向和系统重新恢复到平衡状态工作的能力。 如果系统受到扰动后偏离了原工作状态，而控制装置再也不能使系统恢复到原状
态，并且越来越偏离原状态，并且误差越来越大，以至到∞，如图1-2中的过程曲
线③所示。这样的系统就称为不稳定系统。 不稳定系统在一般的情况下完全是由该系统的结构和参数决定，这是系统的
实际系统中都存在集中性或分布性的电感与电容。而电感中的电流、 电容上的电压都是不能跃变的；更何况电机本身与其轴上所驱动的机械 负载装置具有更大的机械惯性、电磁惯性与其串行叠加，更加大了惯性 的作用。在电源所提供的功率强度有限情况下，输出量不可能在瞬间达 到给定信号的期望值；抑制干扰信号也需要一个暂短的抵制与恢复过程， 才能使输出达到或恢复原过程，这一过程，被称为过渡过程或动态过程。
伺服系统概述
伺服技术的应用遍及各个领域，例如绕地飞行和高空探测的各类卫星， 地面上飞驰的高速列车，在海上游弋的万吨邮轮和舰船，军事上的导弹发 射架的天线驱动，特定环境下完成特殊任务的各类机器人，各种办公室自 动化设备等。
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1.1 伺服系统的基本概念
内容提要
1.1.1 伺服系统的定义 1.1.2 伺服系统发展回顾 1.1.3 伺服系统的组成
被控 输出 对象
图 1-1 伺服系统的一般结构
9
1.1.3 伺服系统的组成
给定 环节
比较
+环节误差
控制器
给定
输入 -
功率放大 与变换环节
执行 环节
扰 动
被控 输出 对象
Hale Waihona Puke 反馈环节图 1-1 伺服系统的一般结构
10
1.1.3 伺服系统的组成
（6）执行环节（执行机构）：控制信号获得功率放大后，激励被控机
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1.2.1 稳定性好
稳定性反应了动态过程的振荡倾向和系统重新恢复到平衡状态工作的能力。 如果系统受到扰动后偏离了原工作状态，而控制装置再也不能使系统恢复到原状
态，并且越来越偏离原状态，并且误差越来越大，以至到∞，如图1-2中的过程曲
线③所示。这样的系统就称为不稳定系统。 不稳定系统在一般的情况下完全是由该系统的结构和参数决定，这是系统的
实际系统中都存在集中性或分布性的电感与电容。而电感中的电流、 电容上的电压都是不能跃变的；更何况电机本身与其轴上所驱动的机械 负载装置具有更大的机械惯性、电磁惯性与其串行叠加，更加大了惯性 的作用。在电源所提供的功率强度有限情况下，输出量不可能在瞬间达 到给定信号的期望值；抑制干扰信号也需要一个暂短的抵制与恢复过程， 才能使输出达到或恢复原过程，这一过程，被称为过渡过程或动态过程。
伺服系统三环控制ppt课件
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北京发那科机电有限公司
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北京发那科机电有限公司
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北京发那科机电有限公司
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北京发那科机电有限公司
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北京发那科机电有限公司
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北京发那科机电有限公司
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北京发那科机电有限公司
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北京发那科机电有限公司
36
3.4伺服参数初始化
北京发那科机电有限公司
37
北京发那科机电有限公司
一.伺服调整内容
1. 伺服系统的概要 2. 伺服系统的硬件构成 3. FANUC伺服系统的基本知识
北京发那科机电有限公司
1
1. 伺服系统的概要
1.1 伺服系统的概要 1.2 交流伺服电机的结构 1.2 位置反馈元件
北京发那科机电有限公司
2
1.1 伺服系统的概要
北京发那科机电有限公司
+
指
令
-
CNC
PG
CN5
A B C D E F
B R K
M
T1
3 /4 AC100 R S T
14
北京发那科机电有限公司
系统伺服控制部分框图
CPU 板
DRAM
BOOT ROM 引导程序
CPU
G/A CPU 控制
1/2伺服轴卡 SV-RAM
SV-CPU
G/A DPS 控制
FSSBC控制
3/4伺服轴 SV-RAM
SV-CPU
北京发那科机电有限公司
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北京发那科机电有限公司
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北京发那科机电有限公司
21
3.2位置控制
北京发那科机电有限公司
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位置控制相关参数
北京发那科机电有限公司
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3.4伺服参数初始化
北京发那科机电有限公司
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北京发那科机电有限公司
一.伺服调整内容
1. 伺服系统的概要 2. 伺服系统的硬件构成 3. FANUC伺服系统的基本知识
北京发那科机电有限公司
1
1. 伺服系统的概要
1.1 伺服系统的概要 1.2 交流伺服电机的结构 1.2 位置反馈元件
北京发那科机电有限公司
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1.1 伺服系统的概要
北京发那科机电有限公司
+
指
令
-
CNC
PG
CN5
A B C D E F
B R K
M
T1
3 /4 AC100 R S T
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北京发那科机电有限公司
系统伺服控制部分框图
CPU 板
DRAM
BOOT ROM 引导程序
CPU
G/A CPU 控制
1/2伺服轴卡 SV-RAM
SV-CPU
G/A DPS 控制
FSSBC控制
3/4伺服轴 SV-RAM
SV-CPU
北京发那科机电有限公司
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3.2位置控制
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位置控制相关参数
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伺服系统总结(电机和驱动)ppt课件
；...
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(1) 液压伺服控制系统 液压伺服控制系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推 动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、 不同方向的动作，完成各种设备不同的动作需要。液压伺服控制系统按照偏差信 号获得和传递方式的不同分为机-液、电-液、气-液等,其中应用较多的是机-液和 电-液控制系统。按照被控物理量的不同,液压伺服控制系统可以分为位置控制、 速度控制、力控制、加速度控制、压力控制和其他物理量控制等。液压控制系统 还可以分为节流控制(阀控)式和容积控制(泵控)式。在机械设备中,主要有机-液伺 服系统和电-液伺服系统。
伺服系统介绍
；...
1
目录
伺服系统概述
系统结构原理以及分类
伺服电机
伺服驱动
编码器以及制动方式介绍
伺服与步进区别
伺服选型
；...
2
一、 伺服系统概述
伺服系统(servomechanism)又称随动系统， 是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制 系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等 输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任 意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控 制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控 等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置 控制非常灵活方便。
；...
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(4) 电液伺服控制系统 它是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。最常见的 有电液位置伺服系统、电液速度控制系统和电液力(或力矩)控制系统。 以上是我们常用到的四种伺服系统，他们的工作原理和性能以及可以应用的 范围都有所区别，各有自己的特点和优缺点。因此在选择或者购买的时候， 就需要根据系统的需要以及需要控制的参数和实现的性能，通过计算后在选 择合适的产品。
《伺服机械传动系统》课件
控制装置
控制装置是伺服机械传动系统的核心部分，它根据输入的 信号和系统的反馈信号，通过控制算法计算出电机的输入 电压或电流，从而实现对系统的精确控制。
分类与组成
分类
根据应用场合和传动方式的不同，伺 服机械传动系统可分为滚珠丝杠、齿 轮齿条、同步带等类型。
组成
伺服机械传动系统主要由伺服电机、 传动机构、执行机构、控制装置等部 分组成。
特点
高精度、高速度、高稳定性、高 可靠性、易于实现自动化控制。
工作原理
伺服电机
伺服电机是一种能够实现精确控制的电动机，通过改变输 入的电压或电流，可以精确地控制电机的转速和转矩。
传动机构
传动机构是将伺服电机的动力传递到执行机构的中间环节 ，其作用是将电机的旋转运动转化为执行机构的直线运动 或旋转运动。
航空航天
飞机控制
伺服机械传动系统用于控 制飞机的起落架、襟翼等 关键部位，确保飞行的安 全和稳定。
卫星姿态调整
伺服机械传动系统用于调 整卫星的姿态，确保卫星 的正常运行和数据的准确 传输。
火箭推进器
伺服机械传动系统用于控 制火箭推进器的方向和角 度，确保火箭的精确发射 。
军事装备
坦克炮塔
伺服机械传动系统用于控制坦克炮塔 的旋转和俯仰，提高坦克的射击精度 和速度。
导弹制导
潜艇导航
伺服机械传动系统用于潜艇的导航和 控制，实现潜艇在水下的隐蔽和精准 航行。
伺服机械传动系统用于导弹的制导和 控制，确保导弹能够准确命中目标。
交通运
地铁门控制
伺服机械传动系统用于控制地铁 车门的开闭，确保地铁运行的安
全和便捷。
高速列车制动
伺服机械传动系统用于高速列车的 制动系统，实现列车的高速稳定制 动。
控制装置是伺服机械传动系统的核心部分，它根据输入的 信号和系统的反馈信号，通过控制算法计算出电机的输入 电压或电流，从而实现对系统的精确控制。
分类与组成
分类
根据应用场合和传动方式的不同，伺 服机械传动系统可分为滚珠丝杠、齿 轮齿条、同步带等类型。
组成
伺服机械传动系统主要由伺服电机、 传动机构、执行机构、控制装置等部 分组成。
特点
高精度、高速度、高稳定性、高 可靠性、易于实现自动化控制。
工作原理
伺服电机
伺服电机是一种能够实现精确控制的电动机，通过改变输 入的电压或电流，可以精确地控制电机的转速和转矩。
传动机构
传动机构是将伺服电机的动力传递到执行机构的中间环节 ，其作用是将电机的旋转运动转化为执行机构的直线运动 或旋转运动。
航空航天
飞机控制
伺服机械传动系统用于控 制飞机的起落架、襟翼等 关键部位，确保飞行的安 全和稳定。
卫星姿态调整
伺服机械传动系统用于调 整卫星的姿态，确保卫星 的正常运行和数据的准确 传输。
火箭推进器
伺服机械传动系统用于控 制火箭推进器的方向和角 度，确保火箭的精确发射 。
军事装备
坦克炮塔
伺服机械传动系统用于控制坦克炮塔 的旋转和俯仰，提高坦克的射击精度 和速度。
导弹制导
潜艇导航
伺服机械传动系统用于潜艇的导航和 控制，实现潜艇在水下的隐蔽和精准 航行。
伺服机械传动系统用于导弹的制导和 控制，确保导弹能够准确命中目标。
交通运
地铁门控制
伺服机械传动系统用于控制地铁 车门的开闭，确保地铁运行的安
全和便捷。
高速列车制动
伺服机械传动系统用于高速列车的 制动系统，实现列车的高速稳定制 动。
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但是随着科学技术的进步，人们不断从生产实 践中总结经验，一步一步找到了好的控制办法， 这就是三环结构。
第一节:伺服系统基本概述
三环结构如图4-1所示。
第一节:伺服系统基本概述
这三个环就是位置环、速度环、电流环。 1、位置环也称为外环，其输人信号是计算机
给出的指令和位置检侧器反馈的位置信号。这 个反馈是负反馈，也就是说与指令信号相位相 反。 指令信号是向位置环送去加数，而反馈信号是 送去减数。 位置环的输出就是速度环的输人。
在数控机床中，由计算机发出指令脉冲，让哪 一个驱动电动机拖着工作台动，这一台电动机就 动，而且这台电动机的运动速度、运动的距离， 完全按着计算机的指令行事，非常准确无误地完 成指令要求的任务。
第一节:伺服系统基本概述
很显然，伺服系统所以能作到这一点，也是非 常不容易的。因为电动机拖着一个重量很重的 工作台，而且摩擦力随着季节、新旧程度、润 滑状态等因素而变化，控制了一个稳定速度， 精确定位，可以想象其难度之大。
第一节:伺服系统基本概述
使电动机获得一个与计算机指令相关的，并与电动机 位置、速度、电流相关的运行状态。这个运行状态满 足计算机指令的要求。
这三个环都是调节器，其中有时采用比例调节器， 有时采用比例积分调节器，有时还要用比例积分微分 调节器
关于位置反馈网络、速度反馈网络、电流反馈网络到 底是什么样子可以这么说，有时是非常简单的一个电 位器，或者是一个滤波电路，但有时确实是一个复杂 的逻辑关系。在这里不做详细的叙述。
第一节:伺服系统基本概述
驱动总线
通讯 进给控制
速度控制
电流控制
转换器
Gating unit
驱动模块
电流测量传
电流实际值
感器
速度实际值
位置测量传 感器
位置实际值
通讯 ASIC
电机 M
1FT6
编码器 E
第一节:伺服系统基本概述
伺服系统 的控制方 式 (a)开环控 制;(b）半 闭环控 制;(c)全闭 环控制。
第一节:伺服系统基本概述
报替显示 西门子810系统的报警信息显示在显示器的
“报警行”上。“报警行”在屏幕的上面第二 行，如图所示。
报警行 的显示 位置
第一节:伺服系统基本概述
西门子810系统报警显示有4种格式， l)格式一如图所示。这种格式适用于报警号
0…..39和，2000…..2999
第一节:伺服系统基本概述
从90年代开始，交流伺服驱动系统已走向数字 化，驱动系统中的电流环、速度环的反馈控制 已全部数字化，系统的控制模型和动态补偿均 由高速微处理器实时处理，增强了系统自诊断 能力，提高了系统的快速性和精度。
第一节:伺服系统基本概述
伺服概念：
这是英文servo的谐音，念起来与外文的伺服发音 差不多。但伺服这个字就是“侍候”，就是非常 听话，让走到哪，就走到哪。
第一节:伺服系统基本概述
2)格式二：这个格式适用于报警号000….1963
＊代表:“0”---第一轴，“1”~~第二轴，“2”~~第三轴， “3”~~~第四轴，“4”~~第五轴。
第一节:伺服系统基本概述
3)格式三：这个格式适用于报警号2000--2999.(部分)和3000---3055(部分)。
第一节:伺服系统基本概述
4)格式四：。适用于报警号作信 息)。
第一节:伺服系统基本概述
通过以前的相关知识，我们知道数控机床由四 个基本部分组成，即控制介质、数控装置(或
计算机)、伺服系统和机床本体。 其中伺服系统是数控系统的执行部件，是数控
第一节:伺服系统基本概述
2、速度环也称为中环，这个环是一个非常重 要的环，它的输人信号有两个：
一个是位置环的输出，做为速度环的指令信号 送给速度环；另一个由电动机带动的测速发电 机经反馈网络处理后的信息，做为负反馈送给 速度环。速度环的两个输人信号也是反相的。 一个是加，一个是减。
速度环的翰出就是电流环的指令输人信号。
第一节:伺服系统基本概述
3、电流环也叫做内环，电流环也有两个输人 信号，一个是速度环抽出的指令信号；另一个
经电流互感器，并经处理后得到的电流信号， 它代表电动机电枢回路的电流，它送人电流环
也是负反馈。 电流环的输出是一个电压模拟信号，用它来控
制PWM电路，产生相应的占空比信号去触发 功率变换单元电路，
机床的重要组成部分，产生进给脉冲的数控装 置是否能够以足够高的速度与精度进行计算， 关键在于数控伺服系统能以多高的速度与精度 去执行。
第一节:伺服系统基本概述
如果说整个系统的可靠性主要取决于数控装置 的话，那么，驱动系统的性能，在较大程度上 决定了现代数控机床的性能，数控机床的最大 移动速度、定位精度等指标主要取决于驱动系 统及CNC位置控制部分的动态和静态性能。另 外，对某些加工中心而言，刀库驱动也可认为 是数控机床的某一伺服轴，用以控制刀库中刀 具的定位。
第一节:伺服系统基本概述
随着微电子技术的迅速发展，加之交流伺服电动机材料、 结构及控制理论有了突破性的进展，80年代初期推出了 交流驱动系统，标志着新一代驱动系统的开始。
由于交流驱动系统（特点）保持了直流驱动系统的优越 性，而且交流电动机无需维护（交流伺服比直流伺服一 个显著的优点就是没有电剧及整流子，这样，它的磨损 部件减少，也减少了维修工作量），便于制造，不受恶 劣环境影响，所以目前直流驱动系统已逐步被交流驱动 系统所取代。
第一节:伺服系统基本概述
当然，伺服系统的可靠性也很重要，因为随着 微机可靠性的提高，故障主要来自伺服系统。
数控机床的驱动系统主要有两种:进给驱动系统 和主轴驱动系统。从作用看，前者是控制机床 各坐标的进给运动，后者是控制机床主轴旋转 运动。
第一节:伺服系统基本概述
概述：
不论是进给驱动系统还是主轴驱动系统，从电 气控制原理来分都可分为直流和交流驱动。直 流驱动系统在20世纪70年代初至80年代中期在 数控机床上占据主导地位，这是由于直流电动 机（特点）具有良好的调速性能，输出力矩大， 过载能力强，精度高，控制原理简单，易于调 整。
第一节:伺服系统基本概述
三环结构如图4-1所示。
第一节:伺服系统基本概述
这三个环就是位置环、速度环、电流环。 1、位置环也称为外环，其输人信号是计算机
给出的指令和位置检侧器反馈的位置信号。这 个反馈是负反馈，也就是说与指令信号相位相 反。 指令信号是向位置环送去加数，而反馈信号是 送去减数。 位置环的输出就是速度环的输人。
在数控机床中，由计算机发出指令脉冲，让哪 一个驱动电动机拖着工作台动，这一台电动机就 动，而且这台电动机的运动速度、运动的距离， 完全按着计算机的指令行事，非常准确无误地完 成指令要求的任务。
第一节:伺服系统基本概述
很显然，伺服系统所以能作到这一点，也是非 常不容易的。因为电动机拖着一个重量很重的 工作台，而且摩擦力随着季节、新旧程度、润 滑状态等因素而变化，控制了一个稳定速度， 精确定位，可以想象其难度之大。
第一节:伺服系统基本概述
使电动机获得一个与计算机指令相关的，并与电动机 位置、速度、电流相关的运行状态。这个运行状态满 足计算机指令的要求。
这三个环都是调节器，其中有时采用比例调节器， 有时采用比例积分调节器，有时还要用比例积分微分 调节器
关于位置反馈网络、速度反馈网络、电流反馈网络到 底是什么样子可以这么说，有时是非常简单的一个电 位器，或者是一个滤波电路，但有时确实是一个复杂 的逻辑关系。在这里不做详细的叙述。
第一节:伺服系统基本概述
驱动总线
通讯 进给控制
速度控制
电流控制
转换器
Gating unit
驱动模块
电流测量传
电流实际值
感器
速度实际值
位置测量传 感器
位置实际值
通讯 ASIC
电机 M
1FT6
编码器 E
第一节:伺服系统基本概述
伺服系统 的控制方 式 (a)开环控 制;(b）半 闭环控 制;(c)全闭 环控制。
第一节:伺服系统基本概述
报替显示 西门子810系统的报警信息显示在显示器的
“报警行”上。“报警行”在屏幕的上面第二 行，如图所示。
报警行 的显示 位置
第一节:伺服系统基本概述
西门子810系统报警显示有4种格式， l)格式一如图所示。这种格式适用于报警号
0…..39和，2000…..2999
第一节:伺服系统基本概述
从90年代开始，交流伺服驱动系统已走向数字 化，驱动系统中的电流环、速度环的反馈控制 已全部数字化，系统的控制模型和动态补偿均 由高速微处理器实时处理，增强了系统自诊断 能力，提高了系统的快速性和精度。
第一节:伺服系统基本概述
伺服概念：
这是英文servo的谐音，念起来与外文的伺服发音 差不多。但伺服这个字就是“侍候”，就是非常 听话，让走到哪，就走到哪。
第一节:伺服系统基本概述
2)格式二：这个格式适用于报警号000….1963
＊代表:“0”---第一轴，“1”~~第二轴，“2”~~第三轴， “3”~~~第四轴，“4”~~第五轴。
第一节:伺服系统基本概述
3)格式三：这个格式适用于报警号2000--2999.(部分)和3000---3055(部分)。
第一节:伺服系统基本概述
4)格式四：。适用于报警号作信 息)。
第一节:伺服系统基本概述
通过以前的相关知识，我们知道数控机床由四 个基本部分组成，即控制介质、数控装置(或
计算机)、伺服系统和机床本体。 其中伺服系统是数控系统的执行部件，是数控
第一节:伺服系统基本概述
2、速度环也称为中环，这个环是一个非常重 要的环，它的输人信号有两个：
一个是位置环的输出，做为速度环的指令信号 送给速度环；另一个由电动机带动的测速发电 机经反馈网络处理后的信息，做为负反馈送给 速度环。速度环的两个输人信号也是反相的。 一个是加，一个是减。
速度环的翰出就是电流环的指令输人信号。
第一节:伺服系统基本概述
3、电流环也叫做内环，电流环也有两个输人 信号，一个是速度环抽出的指令信号；另一个
经电流互感器，并经处理后得到的电流信号， 它代表电动机电枢回路的电流，它送人电流环
也是负反馈。 电流环的输出是一个电压模拟信号，用它来控
制PWM电路，产生相应的占空比信号去触发 功率变换单元电路，
机床的重要组成部分，产生进给脉冲的数控装 置是否能够以足够高的速度与精度进行计算， 关键在于数控伺服系统能以多高的速度与精度 去执行。
第一节:伺服系统基本概述
如果说整个系统的可靠性主要取决于数控装置 的话，那么，驱动系统的性能，在较大程度上 决定了现代数控机床的性能，数控机床的最大 移动速度、定位精度等指标主要取决于驱动系 统及CNC位置控制部分的动态和静态性能。另 外，对某些加工中心而言，刀库驱动也可认为 是数控机床的某一伺服轴，用以控制刀库中刀 具的定位。
第一节:伺服系统基本概述
随着微电子技术的迅速发展，加之交流伺服电动机材料、 结构及控制理论有了突破性的进展，80年代初期推出了 交流驱动系统，标志着新一代驱动系统的开始。
由于交流驱动系统（特点）保持了直流驱动系统的优越 性，而且交流电动机无需维护（交流伺服比直流伺服一 个显著的优点就是没有电剧及整流子，这样，它的磨损 部件减少，也减少了维修工作量），便于制造，不受恶 劣环境影响，所以目前直流驱动系统已逐步被交流驱动 系统所取代。
第一节:伺服系统基本概述
当然，伺服系统的可靠性也很重要，因为随着 微机可靠性的提高，故障主要来自伺服系统。
数控机床的驱动系统主要有两种:进给驱动系统 和主轴驱动系统。从作用看，前者是控制机床 各坐标的进给运动，后者是控制机床主轴旋转 运动。
第一节:伺服系统基本概述
概述：
不论是进给驱动系统还是主轴驱动系统，从电 气控制原理来分都可分为直流和交流驱动。直 流驱动系统在20世纪70年代初至80年代中期在 数控机床上占据主导地位，这是由于直流电动 机（特点）具有良好的调速性能，输出力矩大， 过载能力强，精度高，控制原理简单，易于调 整。