伺服系统基础知识资料
伺服控制知识点总结
伺服控制知识点总结一、基本概念1. 伺服系统伺服系统是由伺服执行元件、位置传感器、控制器和电源组成的控制系统。
其中，伺服执行元件一般为电机，位置传感器用于检测电机的位置，控制器用于根据传感器的反馈信号控制电机的运动，电源用于为电机提供动力。
2. 伺服电机伺服电机是一种能够根据外部控制信号精确控制位置、速度和力的电机。
常见的伺服电机有直流伺服电机、交流伺服电机和步进伺服电机等。
3. 位置传感器位置传感器用于检测伺服电机的位置，并将检测到的位置信息反馈给控制器。
常见的位置传感器有编码器、光栅尺、霍尔传感器等。
4. 控制器控制器是伺服系统中的核心部件，其主要功能是根据传感器的反馈信号计算出电机的控制指令，并将指令输出给电机驱动器。
5. 电机驱动器电机驱动器接收控制器输出的控制指令，通过控制电机的电源电压和频率来控制电机的转速和扭矩。
二、伺服控制原理1. 闭环控制伺服控制采用闭环控制的原理，即通过不断地检测输出和反馈，在控制过程中校正误差，从而实现精确的位置、速度和力控制。
在闭环控制系统中，控制器通过比较实际输出和期望输出之间的差距，不断调整控制指令，使输出逐渐趋近期望值。
2. PID控制PID控制是伺服控制中常用的一种控制算法，即比例、积分、微分控制算法的组合。
比例控制用于根据误差的大小调整控制输出；积分控制用于消除持续的误差；微分控制用于预测误差的变化趋势，并及时做出调整。
PID控制算法可以根据实际情况进行调整，适用于各种伺服控制场景。
3. 伺服控制系统的设计伺服控制系统的设计需要考虑多个因素，包括伺服系统的要求、控制器的选择、传感器的选择、电机的选择、控制算法的选择等。
在设计伺服控制系统时，需根据实际情况权衡各种因素，从而达到满足控制要求并尽可能减小成本的目标。
三、伺服控制应用领域1. 工业自动化在工业自动化领域，伺服控制被广泛应用于各种生产设备的位置和速度控制，如注塑机、包装机、数控机床等。
伺服控制可以实现快速、稳定、精确的运动控制，提高生产效率和产品质量。
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
伺服系统题库
伺服系统题库【实用版】目录1.伺服系统的定义与作用2.伺服系统的组成部分3.伺服系统的工作原理4.伺服系统的应用领域5.伺服系统的发展趋势正文一、伺服系统的定义与作用伺服系统，全称为伺服控制系统，是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。
它主要通过将控制信号转换为机械运动，实现对机械设备的精确控制。
伺服系统在工业生产、自动化设备、机器人等领域中发挥着重要作用，提高了生产效率和产品质量，降低了劳动强度。
二、伺服系统的组成部分伺服系统主要由以下几部分组成：1.控制器：控制器是伺服系统的核心部分，负责接收指令和传感器信号，对伺服电机进行控制。
2.伺服电机：伺服电机是伺服系统的执行部件，根据控制器发出的指令进行旋转。
3.传感器：传感器负责检测机械位置或角度，将检测到的信号反馈给控制器。
4.信号传输和处理装置：信号传输和处理装置负责在控制器和传感器之间传输和处理信号。
三、伺服系统的工作原理伺服系统的工作原理可以概括为以下几个步骤：1.控制器接收到指令和传感器信号。
2.控制器根据指令和传感器信号，计算出伺服电机需要达到的目标位置或角度。
3.控制器将计算出的目标位置或角度转换为控制信号，发送给伺服电机。
4.伺服电机根据控制信号进行旋转，实现对机械设备的控制。
5.传感器检测到机械设备的位置或角度，将检测到的信号反馈给控制器。
6.控制器根据传感器信号，对伺服电机进行调整，使机械设备保持在设定的位置或角度。
四、伺服系统的应用领域伺服系统在许多领域都有广泛应用，如：1.工业生产：伺服系统可以用于机床、机器人、自动化生产线等设备，提高生产效率和产品质量。
2.航空航天：伺服系统在航空航天领域的应用，可以提高飞行器的控制精度和稳定性。
3.医疗设备：伺服系统在医疗设备中的应用，可以提高设备的精度和稳定性，保证治疗效果。
4.交通运输：伺服系统在交通运输领域的应用，可以提高交通工具的运行效率和安全性。
五、伺服系统的发展趋势随着科技的不断发展，伺服系统也在不断进步，发展趋势主要表现在以下几个方面：1.高精度、高速度：随着技术的进步，伺服系统的精度和速度将得到进一步提高。
《伺服系统入门资料》课件
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。
初步了解伺服系统
初步了解伺服系统(没有明确的格式要求，所以本文将采用常规的段落文章格式。
)初步了解伺服系统伺服系统作为一种自动控制系统，在现代机械设备的应用中越来越普遍。
本文将介绍伺服系统的基本结构以及其工作原理。
一、伺服系统的基本结构伺服系统由三个基本部分组成：控制器（Controller）、执行机构（Actuator）和反馈传感器（Feedback Sensor）。
控制器根据反馈传感器的输入信号控制执行机构的运动，从而达到预定的控制目标。
具体地说，控制器主要包括中央处理器（CPU）和控制电路组成，用于计算控制信号并输出到执行机构。
执行机构通常是电动机，包括直流电动机、交流电动机和步进电动机等。
反馈传感器的作用是对执行机构的位置、速度和加速度等运动状态进行检测，并将检测结果反馈给控制器。
常见的反馈传感器包括编码器、旋转变压器以及霍尔传感器等。
二、伺服系统的工作原理伺服系统的工作原理可以概括为反馈控制原理。
具体来说，控制器会根据反馈传感器的信号与预设信号之间的误差进行比较，计算出修正控制信号，从而使执行机构向预定状态（如位置、速度或加速度）靠近。
这个过程不断重复，直到执行机构到达目标状态。
伺服系统的工作过程分为四个基本阶段：采集、处理、输出和反馈。
在采集阶段，反馈传感器会捕捉执行机构的实际运动状态，并将信息反馈给控制器。
在处理阶段，控制器会根据反馈信号和预设信号计算出控制信号，并输出给执行机构。
在输出阶段，执行机构会根据控制信号进行运动。
在反馈阶段，反馈传感器会不断捕捉执行机构的实际运动状态，并再次反馈给控制器。
三、伺服系统的应用伺服系统广泛应用于各种机械设备，如机床、制造业、飞行器等。
在自动化生产流水线中，伺服系统可用于控制并保持产品的稳定状态，提高生产效率和质量。
在飞行器中，伺服系统可控制机身的姿态和运动，保证飞机飞行的稳定性和安全性。
在工程领域，伺服系统是一个非常关键的技术，对于自动化生产线和机器人等领域具有重要意义。
伺服系统课件
伺服系统课件伺服系统课件伺服系统是一种广泛应用于各种机械设备中的控制系统，它具有高精度、高可靠性和高响应速度等特点。
在现代工业中，伺服系统被广泛应用于机床、机器人、自动化生产线等领域。
为了更好地理解和掌握伺服系统的原理和应用，许多学校和培训机构都开设了相关的课程，并提供相应的课件。
一、伺服系统的基本原理伺服系统的基本原理是通过对输出信号和反馈信号进行比较，控制执行机构的运动，使其达到预定的位置、速度或力矩。
伺服系统通常由控制器、执行机构和反馈装置组成。
控制器负责接收输入信号，并根据反馈信号进行控制算法的计算，然后输出控制信号给执行机构。
执行机构根据控制信号的变化来调整自身的运动状态。
反馈装置负责采集执行机构的运动信息，并将其反馈给控制器，以便控制器进行调整。
二、伺服系统的应用领域伺服系统在各个领域都有广泛的应用。
在机床领域，伺服系统可以实现高精度的切削加工，提高加工质量和效率。
在机器人领域，伺服系统可以实现机器人的精确定位和运动控制，使机器人能够完成各种复杂的任务。
在自动化生产线领域，伺服系统可以实现产品的高速运输和精确定位，提高生产效率和质量。
三、伺服系统的优势和挑战伺服系统相比于传统的开环控制系统具有许多优势。
首先，伺服系统具有高精度和高可靠性，可以实现对输出位置、速度和力矩的精确控制。
其次，伺服系统具有高响应速度，可以快速调整执行机构的运动状态，适应快速变化的工作环境。
此外，伺服系统还具有较低的能耗和噪音，能够提供更加舒适和安静的工作环境。
然而，伺服系统也面临一些挑战。
首先，伺服系统的设计和调试较为复杂，需要专业的知识和技能。
其次，伺服系统的成本较高，对于一些小型企业和个人来说，可能难以承受。
此外，伺服系统对环境的要求较高，对温度、湿度和电磁干扰等因素都有一定的限制。
四、伺服系统课件的设计和应用为了帮助学生更好地理解和掌握伺服系统的原理和应用，许多学校和培训机构都开设了相关的课程，并提供相应的课件。
自动控制原理伺服系统知识点总结
自动控制原理伺服系统知识点总结自动控制原理中的伺服系统是一种常见而重要的控制系统，广泛应用于工业控制、机械运动控制以及航空航天等领域。
本文将对伺服系统的基本概念、结构和运作原理进行总结，希望能够帮助读者对伺服系统有更加清晰的了解。
一、基本概念伺服系统是一种能够接受输入信号并对其进行控制输出的系统。
它由控制器、执行机构和反馈装置组成。
其中，控制器用于根据输入信号生成控制指令，执行机构负责根据控制指令产生运动，而反馈装置则用于获取系统的输出信息，并将其与输入信号进行比较，实现闭环控制。
二、结构伺服系统的基本结构包括传感器、控制器、执行器和负载。
传感器用于测量系统的输出变量，并将其转化为电信号。
控制器接收传感器的信号，经过运算后生成控制信号，并将其送往执行器。
执行器根据控制信号产生相应的输出力或扭矩，作用于负载上，使其发生所需的运动。
三、运作原理伺服系统的运作原理涉及到反馈控制和误差校正两个方面。
当输入信号经过控制器处理后，由执行器产生的输出会引起系统输出变量的变化。
此时，反馈装置会将实际输出信息与期望输出进行比较，并计算出误差信号。
控制器根据误差信号进行调整，通过对执行机构施加合适的控制力或扭矩，使得系统输出逐渐趋近于期望输出。
这个过程是一个不断校正误差的闭环反馈控制过程。
四、常见的伺服系统类型1. 位置伺服系统：通过控制执行机构的位置来实现对负载位置的控制，常见的应用包括数控机床和机械臂等。
2. 速度伺服系统：通过控制执行机构的速度来实现对负载速度的控制，常见的应用包括汽车巡航控制和搬运机械等。
3. 力/扭矩伺服系统：通过控制执行机构施加的力或扭矩来实现对负载的控制，常见的应用包括机器人抓取和飞行器控制等。
五、伺服系统的性能指标伺服系统的性能指标通常包括稳定性、精度和动态响应速度等。
稳定性指系统在受到外部扰动时，是否能够快速恢复到期望状态。
精度指系统输出与期望输出之间的偏差大小。
动态响应速度指系统输出达到稳定状态所需要的时间。
伺服系统基础入门
伺服系统基础入门伺服系统是一种由电机、反馈装置、执行器和控制器组成的系统，可应用于各种工业和机械设备中。
它具有诸如高精度、高速度、高稳定性、多功能性等优点，广泛应用于工业自动化控制领域。
本文将从伺服系统的基本原理、功能特点、应用领域等方面进行介绍。
一、伺服系统基本原理伺服系统是一种控制系统，采用负反馈控制原理来实现位置、速度、力矩或其它控制目标的精确控制。
其基本结构由电机、减速机、编码器、控制器和执行器等部分组成。
其中，电机和减速机组成了伺服机构，它们的主要作用是将电机的高速旋转转换为较低的输出力矩和转速。
编码器是将运动轴位置信息等精确变化信息转化为数字信号并传送给伺服控制器的一个装置。
控制器利用接收到的编码器反馈信号与设定信号作差并进行运算，控制输出的驱动信号，控制执行器的产生作用，达到控制运动轴位置（或速度、力矩等）的目的。
二、伺服系统功能特点1. 高精度：伺服系统精度高，能够达到非常高的精度要求，满足高精度控制需求的场合。
2. 高速度：伺服系统能够在较短时间内达到需要的速度，并保持相当稳定，大大提高了生产效率。
3. 高稳定性：伺服系统在工作时，控制效果稳定可靠，保证生产的质量和效率。
4. 多功能性：伺服系统功能多样化，可实现精准位置控制、速度控制、力矩控制和力矩/速度联合控制等多种应用。
5. 系统可靠性：伺服系统采用多种防护装置，具有过载、过热、过电流保护等功能，确保系统的可靠性。
三、伺服系统应用领域伺服系统应用广泛，涉及到许多行业，如机械制造、半导体加工、液晶生产、医疗装置、电子设备等。
以下是其中几个重要应用领域的介绍。
1. 机床行业：伺服系统在机床行业中使用最为广泛，能够实现高速、高精度、高效率、高刚性等要求，如车床、铣床、磨床、线切割机、钻床等等。
2. 自动化设备：伺服系统在自动化设备中广泛应用，如自动化包装设备、自动化输送设备等。
能够实现高速、高效、高精度、高可靠性、灵活性强等多项优势。
什么是伺服系统初步介绍
什么是伺服系统初步介绍伺服系统是一种控制系统，用于控制机械设备的运动，同时保持精确的运动位置。
其由伺服电机、位置传感器、控制器和其他组件组成。
在本文中，我们将初步介绍伺服系统，包括其工作原理、应用和优点。
一、工作原理伺服系统是由一个电动机、一个传感器和一个控制器组成的系统。
当控制器装置将信号传递到电动机上时，该电动机会使机械运动。
同时，传感器会将机械运动的位置反馈回控制器上。
控制器会根据传感器发送的信号来确定电动机的运动方式。
传感器负责不断地检测机械位置，将所得的数据通过反馈回路的方式传回给控制器。
这个回路可以帮助控制器发现是否需要微调或调整某一具体参数，以控制机械设备的准确位置。
二、应用伺服系统常用于自动化机械设备中，例如工厂中的装配线、机器人和风力涡轮。
其可以提供高精度的运动控制，使得设备位置非常准确。
此外，伺服系统也可用于纺织机、自动化包装机、及电扶梯等工业应用。
除此之外，伺服系统在医疗设备、精密数控加工工业等领域也有着广泛的应用。
由于其能够提供高度准确和可预测的位置控制，伺服系统可以帮助手术机器人完成更加安全和准确的手术。
三、优点伺服系统是自动化机械设备中非常重要的控制系统之一，它具有诸多优点。
首先，伺服系统具有高度控制的精度，可以控制机械设备的位置到微米级别。
其次，伺服系统具有很好的稳定性。
通过控制器和反馈回路，伺服系统可以克服机械设备中可能出现的摩擦、重量等特性，从而确保其始终处于良好的工作状态。
第三，伺服系统具有高效的能源利用效率。
与传统控制系统相比，伺服系统可以通过适当控制，尽可能减少功耗和能源损失，从而帮助企业降低成本。
四、结论伺服系统是一种高精度的运动控制系统，其具有广泛的应用。
伺服系统被广泛应用于制造业、医疗行业、精密加工等领域。
其能够提供诸多的优点，例如高度控制的精度、良好的稳定性和效率，使得其在自动化机械设备中有着重要作用。
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。
伺服的基础知识及简单应用
第一章 什么是伺服 1.2.6 电子零件组装设备
装配机· 插片机 电路板检测
将电子零件（IC芯片、电阻、电容器等）安装在印 刷电路板上。要求正确的定位和高速性能。
检查电子零件（IC芯片、电阻、电容器等）是否已 正确牢固地安装在印刷电路板上。有时还要对电路 板进行检测。
第一章 什么是伺服 1.3 伺服的原理和构成
定位控制的要求是“始终正确地监视电机的旋转状态”，为了达到此目的而使用检测伺服电机旋转状态 的编码器。而且，为了使其具有迅速跟踪指令的能力，伺服电机选用体现电机动力性能的起动转矩大而 电机本身惯性小的专用电机。
第一章 什么是伺服 1.3.2 位置控制模式
(b) 定位控制基本特点 伺服系统的定位控制基本特点如下所述。 机械的移动量与指令脉冲的总数成正比。 机械的速度与指令脉冲串的速度（脉冲频率）成正比。 最终在±1个脉冲的范围内定位即完成，此后只要不改变位置指令，则始终保持在该位置。（伺服 锁定功能）
第一章 什么是伺服 1.2.2 卷材设备
处理纸、薄膜等超长材料（卷材）的设备，也称为卷筒。大致可分为开卷、加工和卷绕。加工处理随应 用领域（纵向剪切机、层压机、印刷）而异，但整个机构基本相同。 常规机构图 ：
纵向剪切机
层压机
纵向剪切机是将经过加工部处理的卷材在最终工序 卷绕部进行裁切的机械。控制张力的同时，用裁切 器正确地裁切是关键。
第一章 什么是伺服 1.3.1 伺服的控制环
从信号的流程着眼，伺服的构成如下图所示。
在AC伺服系统中，对装在伺服电机上的编码器所发出的脉冲信号或伺服电机的电流进行检测，将结果 反馈至伺服放大器，并根据这个结果按照指令来控制机械。该反馈有以下3种环。
位置环
速度环 电流环
让我们来学学伺服
2020/1/18
3. Samsung CSDJ plus 伺服系统
3.1.2推荐的电源控制电路
SAE/TDK Confidential
2020/1/18
3. Samsung CSDJ plus 伺服系统
3.1.3 配线图
SAE/TDK Confidential
2020/1/18
3. Samsung CSDJ plus 伺服系统
位置比例增益Kp 转矩控制模式不需要进行增益设定
SAE/TDK Confidential
2020/1/18
3. Samsung CSDJ plus 伺服系统
3.3.4电子齿轮比 SET-36,SET-37 在位置控制时,可以灵活地设置电子齿轮比以达到设定指令单位等目的. 简单地说,就是可以灵活地设定发多少个脉冲电机走一圈.
2020/1/18
1.伺服系统的基本概念
1.2伺服系统的种类
伺服系统
电气—液压式
电气式
AC交流伺服系统
DC直流伺服系统
异步电机伺服系统
同步电机伺服系统
SAE/TDK Confidential
2020/1/18
1.伺服系统的基本概念
电液伺服驱动
由电液伺服阀、低速大转矩液压马达或液压缸，位置检测等元件组成
SAE/TDK Confidential
2020/1/18
3. Samsung CSDJ plus 伺服系统
3.4 故障通知
LED红-绿交替显示（0.2s) 操作器显示ALARM CODE 故障输出SALM,AL1,AL2,AL3
SAE/TDK Confidential
2020/1/18
3. Samsung CSDJ plus 伺服系统
伺服基础培训资料全
放大器 力矩指令 +
（不可控制转速）
－
力矩控制
・负载扭矩＞产生扭矩・・马达被动停止 ・负载扭矩＝产生扭矩・・・・停止
Tl
+T Tps
－
0
・负载扭矩＜产生扭矩・・・・马达自行控制停止
产生力矩
负载力矩
Tcmd
+ Vα
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伺服电机的结构
转子
定子
轴承
刹车
感应器
马达轴
刹车〔可选
转子〔永久磁石
半导体设备
机械加工
机器人
成型机
一般工业设备
医疗器械
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• 伺服系统之应用 • 数控机床的应用 • 同步能力,快速响应能力,低速稳态控制能力
； • 匹配NC控制器的能力,网络化能力等 • 中高端产品的供应商集中在西门子、Fanuc
等 • 主要是强调轨迹控制和插补控制能力.
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• 伺服系统之应用 • 包装印刷行业的应用 • 同步控制能力,张力控制,网络化能力等； • 横切功能：飞剪、追剪等； • 电子凸轮功能 • 无轴〔电子轴传动技术,主要技术供应商为德国的博世力士乐、
27
• 案例二：排料
28
感谢聆听！ Thanks
29
知识回顾 Knowledge Review
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
机械执行部件
实际 位置 反馈
实际 速度 反馈
检测与反馈单 元
电机
8
指令信号 〔位置、速度、力矩
伺服马达
伺服使用的基本常识
伺服使用的基本常识什么是伺服？伺服是一种电机，它可以根据输入的控制信号来精确控制转动角度或位置。
伺服系统通常由伺服电机、编码器、控制器和电源组成。
通过控制器发送控制信号，伺服电机会根据信号反馈的位置信息来调整转动角度，以实现精确控制。
伺服系统的工作原理伺服系统的工作原理是通过反馈机制来保持输出位置与期望位置的一致性。
一般来说，伺服系统包括以下几个基本组成部分：1.电机：伺服电机通常是一种直流电机或步进电机，它们具有高精度的转动性能。
2.编码器：编码器用于测量电机的转动位置，并将位置信息反馈给控制器。
3.控制器：控制器接收输入的控制信号，并根据编码器反馈的位置信息来调整电机的转动角度。
4.电源：为伺服系统提供所需的电力。
伺服系统的控制信号通常以脉冲宽度调制（PWM）的形式发送。
控制器接收到控制信号后，会根据设定的控制算法计算出应该输出的转动角度。
然后，控制器通过调整电机的驱动电压和电流来控制转动角度。
伺服系统的基本特点伺服系统具有以下几个基本特点：1.高精度：伺服系统可以实现精确定位和转动控制，通常精度可以达到几个角度。
2.高速响应：伺服系统的响应速度比较快，可以在短时间内精确控制转动角度。
3.反馈控制：伺服系统通过编码器等反馈机制可以实时感知位置信息，并根据位置误差来调整控制信号，以保持期望位置和实际位置的一致性。
伺服系统的应用领域伺服系统在许多领域中都得到了广泛应用，下面我们来介绍几个常见的应用领域：1. 机械制造伺服系统在机械制造中常被用于控制机械臂、线性驱动器和自动化生产线等设备。
通过精确控制伺服电机的转动角度，可以实现复杂的运动轨迹和精准的加工。
2. 机器人技术伺服系统在机器人技术中扮演着重要的角色。
机器人通常需要完成精确的运动和操作，伺服系统可以提供稳定的控制并实现精确控制。
3. 模具制造在模具制造过程中，对产品的准确性和一致性要求非常高。
伺服系统可以通过精确控制模具的转动角度和位置，来保证产品的质量和精度。
伺服资料整理
第一章1、运动控制系统的定义答：从广义上讲运动控制就是控制物体运动，它还是在电驱动技术研究基础上发展而成的一门综合性、多学科交叉技术。
运动控制系统是通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行以满足生产工艺及其他应用的需要。
2、伺服、伺服系统的定义答：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。
伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标值（或给定值）的任意变化而改变的自动控制系统。
3、伺服系统的分类答：伺服系统通常根据伺服驱动机的种类来分类，有液压式、气动式以及电气式。
伺服系统必须具备可控性好、稳定性高和速应性强等基本性能。
4、伺服系统的组成原理答：伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。
它由位置检测部分、误差放大部分、执行部分及被控对象组成。
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。
（比较环节，控制环节，执行环节，被控对象，检测环节）◆比较环节：将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入的偏差信号的环节。
◆控制环节：是比较环节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。
◆执行元件：按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转换成机械能，驱动被控对象工作。
◆被控对象：是指被控制的机构或装置，是直接完成系统目的主体。
◆检测环节：对输出进行测量并转换成比较环节所需要的量纲的装置。
一般包括传感器和转换电路。
5、伺服系统的性能要求答：伺服系统必须具备可控性好，稳定性高和速应性强等基本性能。
可控性好是指信号消失以后系统能立即自行停转；稳定性高是指转速随转矩的增加而均匀下降；速应性强是指反应快、灵敏，响态品质好。
性能指标通过调速范围、定位精度、稳速精度、转矩波动、动态响应和运行稳定性等方面来衡量。
伺服系统期末复习材料
1.伺服系统的定义、概念；伺服系统的基本要求；主要特点，伺服系统分类(按照控制理论，按照反馈方式)它们各有什么特点？；位置速度检测元件(名称)莫尔条纹的特性3种效应。
定义：在自动控制系统中，使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随动系统，亦称为伺服系统。
要求：①稳定性好②精度高③快速响应并无超调④低速大转矩和调速范围宽主要特点：①精确的检测装置②有多种反馈比较原理与方法③高性能伺服电动机④宽调速范围的速度调节系统按控制理论分类：①开环伺服系统（信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来）②闭环伺服系统（若各种参数匹配不当，将会引起系统振荡，造成不稳定，影响定位精度，而且系统复杂和成本高）③半闭环伺服系统（不能补偿位置闭环系统外的传动装置的传动误差，却可以获得稳定的控制特性。
介于开环与闭环之间，精度没有闭环高，调试却比闭环方便，因而得到广泛应用。
）按反馈方式分类：①脉冲、数字比较伺服系统（结构简单，容易实现，整机工作稳定，在一般数控伺服系统中应用十分普遍）②相位比较伺服系统（适用于感应式检测元件的工作状态，可得到满意的精度。
相位比较伺服系统的载波频率高，响应快，抗干扰性强，因而很适于用做连续控制的伺服系统）③幅值比较伺服系统（幅值大小与机械位移量成正比）④全数字伺服系统（高速度、高精度、大功率）速度检测：①异步（交流）测速发电机②直流测速发电机③光电测速盘位置检测：①感应同步器②光栅莫尔条纹特性的三种效应：①莫尔条纹的移动与栅距成比例②平均效应③放大效应2.晶闸管的伏安特性曲线，以及导通条件和关断条件，维持电流，擎住电流；全控器件写出三种名称（IGBT，GTO，MOSFET）优缺点；导通条件：晶闸管的阳极和控制极同时加正向电压时晶闸管才能导通，这是晶闸管导通必须同时具备的两个条件。
关断条件：在晶闸管导通之后，其控制极就失去控制作用。
欲使晶闸管恢复阻断状态，必须把阳极正向电压降低到一定值(或断开，或反向)。
伺服系统知识体系
第一部分电力电子基础1-1、简述晶闸管的导通及关断条件。
晶闸管导通的条件是：1）要有适当的正向阳极电压；2）还要有适当的正向门极电压，且晶闸管一旦导通，门极将失去作用晶闸管的关断条件：使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值（称为维持电流）以下。
1-2、简述IGBT的导通及关断条件：IGBT的驱动原理是一种场控器件。
其开通和关断是由栅极和发射极间的电压U GE决定的。
当U GE为正且大于开启电压U GE(th)时，IGBT导通。
当栅极与发射极间施加反向电压或不加信号时，IGBT关断。
1-3、电压驱动型器件的共同特点是：输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高。
电力MOSFET、IGBT1-4、电流驱动型器件共同特点是：通态压降低，导通损耗小，但工作频率较低，所需驱动功率大，驱动电路也比较复杂。
晶闸管、GTO、GTR。
输入阻抗导通损耗驱动电路驱动功率工作频率通态压降电压驱动型高较大简单小高较高电流驱动型低小比较复杂大较低低1-5 电力电子器件管脚⏹晶闸管-门极G、阳极A、阴极K⏹GTO-门极G、阳极A、阴极K⏹GTR-基极B、集电极C、发射极E⏹Power MOSFET-栅极G、漏极D、源极S⏹IGBT-栅极G、集电极C、发射极E1-6、单相半波可控整流电路1-7、基本概念：触发延迟角α：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度，也称触发角或控制角。
导通角θ：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度。
相控方式：通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式。
移相范围：α的变化范围（180︒）。
1-8、单相桥式晶闸管整流电路如图所示，Z 为负载。
(a)、如果Z 为阻感负载且电流i d 连续，试画出当触发角为30度时，变压器副边电压u 2和负载电压u d 的波形。
(b)、如果Z 为电阻负载，试画出当触发角为30度时，变压器副边电压u 2和负载电压u d 的波形。
1-9、什么是逆变？逆变：把直流电转变成交流电的过程。
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交流永磁同步伺服驱动系统一、伺服系统简介伺服来自英文单词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。
伺服系统的发展经历了从液压、气动到电气的过程，而电气伺服系统包括伺服电机、反馈装置和控制器。
在20世纪60年代，最早是直流电机作为主要执行部件，在70年代以后，交流伺服电机的性价比不断提高，逐渐取代直流电机成为伺服系统的主导执行电机。
交流永磁同步伺服驱动系统（以下简称伺服系统），是基于国外高端伺服技术开发出适合于国内环境的伺服驱动系统，具有性能优异、可靠性强，广泛应用于数控机床、织袜机械、纺织机械、绣花机、雕刻机械等领域，在这些要求高精度高动态性能以及小体积的场合，应用交流永磁同步电机（PMSM）的伺服系统具有明显的优势。
其中，PMSM具备十分优良的低速性能、可以实现弱磁高速控制，调速范围宽广、动态特性和效率都很高。
交流伺服系统的性能指标可以从调速范围、定位精度、稳速精度、动态响应和运行稳定性等方面来衡量。
伺服系统调速范围一般的在1:5000～1:10000；定位精度一般都要达到±1个脉冲；稳速精度，尤其是低速下的稳速精度，比如给定1rpm时，一般的在±0.1rpm以内，高性能的可以达到±0.01rpm以内；动态响应方面，通常衡量的指标是系统最高响应频率，即给定最高频率的正弦速度指令，系统输出速度波形的相位滞后不超过90°或者幅值不小于50％。
应用在特定要求高的一些场合，目前国内主流产品的频率在200～500Hz。
运行稳定性方面，主要是指系统在电压波动、负载波动、电机参数变化、上位控制器输出特性变化、电磁干扰、以及其他特殊运行条件下，维持稳定运行并保证一定的性能指标的能力。
二、伺服系统的组成伺服系统的组成1.上位机上位机通过控制端口发送指令（模拟指令或脉冲指令）给驱动器。
驱动器跟随外部指令来执行，同时驱动器反馈信号给上位机。
2.驱动器伺服驱动器是用来控制伺服电机的,是伺服电机的控制部分。
伺服驱动器大体可以划分为功能比较独立的两个模块：驱动模块和控制模块两部分。
驱动模块是强电部分，用于电机的驱动，同时也为控制模块提供直流电源；控制模块是弱电部分，是电机的控制核心，也是伺服驱动器的技术核心（控制算法）的远行载体。
其功能是完成伺服系统的闭环控制，包括力矩、速度和位置等。
一般伺服都有三种控制方式：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模拟量来控制的。
位置控制是通过发脉冲来控制的。
如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。
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，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。
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。
运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。
那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），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（比如大部分中高端运动控制器）；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，这一般只是高端专用控制器。
以下分别介绍下这三种控制方式：1、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、纺织机械、印刷机械等等。
2、速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。
位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加了整个系统的定位精度。
3、转矩控制：转矩控制方式是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，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。
可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。
应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。
3.永磁同步电机PMSM作为执行元件，把收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
其工作原理为: 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成的电磁场，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相比较，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）。
所谓交流同步电机，就是转子是由永磁材料构成，所以转动后，随着电机的定子旋转磁场的变化，转子也做响应频率的速度变化，而且转子速度=定子速度，所以称“同步”。
其同步转速年n=60f/2p，其中2p为极对数。
额定转速以下输出恒转矩，额定转速以上输出恒功率。
三、伺服驱动器的工作原理噪声滤波器SMDC/DC 变 换R S T L1L2U V WPE PE PEDL1DL2N PRB2RB4RB1电压检测继电器驱动再生电阻门驱动电流检测继电器驱动过流 过热保 护接 口D/A PWM 产生传感器处理指令处理串行端口转距控制位置控制通用 I/O 速度控制差分驱动A/D差 分接 收接 口接 口ASIC CPU RY1DC12~24V GND±5V ~±12V CHARGE RY1INPUT 3相AC220 TO 230V50-60Hz（当三相电源输入时）伺服驱动器MC M1-M2模拟监视输出PC PC安装软件系统错误紧急停止启动准备启动准备Setup 状态显示监视测试操作与调整参数编辑报警显示运行波形显示DC电抗器伺服电机通用I/O 脉冲指令输入速度指令输入转矩指令输入报警输出，编码器输出外部电流限制，电源输入监视输出编码器时序输入/输出CN1外部编码器霍尔传感器外接再生电阻状态显示监视测试操作与调整参数编辑，报警显示抱闸CN2电源散热器内置数位操作器伺服驱动器的原理结构框图四、 伺服与其他产品的比较1.伺服与变频器的比较伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。
变频是伺服控制的一个必须的内部环节，伺服驱动器中同样存在变频（要进行无级调速）。
但伺服将电流环速度环或者位置环都闭合进行控制，这是很大的区别。
除此外，伺服电机的构造与普通电机是有区别的，要满足快速响应和准确定位。
现在市面上流通的交流伺服电机多为永磁同步交流伺服，但这种电机受工艺限制，很难做到很大的功率，十几KW以上的同步伺服价格及其昂贵，这样在现场应用允许的情况下多采用交流异步伺服，这时很多驱动器就是高端变频器，带编码器反馈闭环控制。
所谓伺服就是要满足准确、精确、快速定位，只要满足就不存在伺服变频之争。
变频最早只是用来调速，无论同步还是异步电机都可以用，并不用来完成精确定位跟踪的工作，但近年来，高端变频器技术在不断发展，配合机电时间常数小的电机也能完成伺服的精确定位跟踪的功能，特别是在大功率场合（异步伺服有价格优势）。
伺服本身的功能就是精确快速定位跟踪，变频器做到这种程度那就是伺服。
伺服与变频的一个重要区别是:：变频可以无编码器,伺服则必须有编码器，作电子换向用。
一、两者的共同点：交流伺服的技术本身就是借鉴并应用了变频的技术，在直流电机的伺服控制的基础上通过变频的PWM方式模仿直流电机的控制方式来实现的，也就是说交流伺服电机必然有变频的这一环节：变频就是将工频的50、60HZ的交流电先整流成直流电，然后通过可控制门极的各类晶体管（IGBT等）通过载波频率和PWM调节逆变为频率可调的波形类似于正余弦的脉动电，由于频率可调，所以交流电机的速度就可调了（n=60f/p ，n转速，f频率，p 极对数）二、谈谈变频器：简单的变频器只能调节交流电机的速度，这时可以开环也可以闭环要视控制方式和变频器而定，这就是传统意义上的V/F控制方式。
现在很多的变频已经通过数学模型的建立，将交流电机的定子磁场UVW3相转化为可以控制电机转速和转矩的两个电流的分量，现在大多数能进行力矩控制的著名品牌的变频器都是采用这样方式控制力矩，UVW每相的输出要加霍尔效应的电流检测装置，采样反馈后构成闭环负反馈的电流环的PID调节；ABB的变频又提出和这样方式不同的直接转矩控制技术，具体请查阅有关资料。
这样可以既控制电机的速度也可控制电机的力矩，而且速度的控制精度优于v/f控制，编码器反馈也可加可不加，加的时候控制精度和响应特性要好很多。
三、谈谈伺服：伺服驱动器在发展了变频技术的前提下，在驱动器内部的电流环，速度环和位置环（变频器没有该环）都进行了比一般变频更精确的控制技术和算法运算，在功能上也比传统的变频强大很多，主要的一点可以进行精确的位置控制。
通过上位控制器发送的脉冲序列来控制速度和位置（当然也有些伺服内部集成了控制单元或通过总线通讯的方式直接将位置和速度等参数设定在驱动器里），驱动器内部的算法和更快更精确的计算以及性能更优良的电子器件使之更优越于变频器。
四、电机方面：伺服电机的材料、结构和加工工艺要远远高于变频器驱动的交流电机（一般交流电机或恒力矩、恒功率等各类变频电机），也就是说当驱动器输出电流、电压、频率变化很快的电源时，伺服电机就能根据电源变化产生响应的动作变化，响应特性和抗过载能力远远高于变频器驱动的交流电机，电机方面的严重差异也是两者性能不同的根本。
就是说不是变频器输出不了变化那么快的电源信号，而是电机本身就反应不了，所以在变频的内部算法设定时为了保护电机做了相应的过载设定。
当然即使不设定变频器的输出能力还是有限的，有些性能优良的变频器就可以直接驱动伺服电机！五、应用由于变频器和伺服在性能和功能上的不同，所以应用也不大相同：1、在速度控制和力矩控制的场合要求不是很高的一般用变频器，也有在上位加位置反馈信号构成闭环用变频进行位置控制的，精度和响应都不高。