伺服电机控制技术培训(高端培训)

(1)调速范围宽广。伺服电动机的转速随着控制电 压改变，能在宽广的范围内连续调节。 (2)转子的惯性小，即能实现迅速启动、停转。 (3)控制功率小，过载能力强，可靠性好。
1.4伺服电机在自控制系统中的典型应用
其它场合的应用
伺服电机
伺服电机驱动器
伺服电机
伺服电机驱动器
松下交流伺服电机及驱动器
安川伺服电机驱动器
驱动器
交流伺服 电机器
交流伺服电机系统
2.1 结构
交流电机
编码器
交流电机电 源线
编码器信号 输出线
1.2.1 结构
交流电机
机械负载轴 减速齿轮
转 定子 子
励磁绕组
控制绕组
壳体
励磁电压
控制电压
转定 子子
壳 体
励磁绕组
控制绕组
控制绕组与励磁绕组 相差900
电气原理图
2、 转子
结论：改变控制电压的大小，就实 现了转速的控制
5V
安装在电机后端，其转盘（光栅）与电机同轴。
5V
编码器 部分
0V
0V
伺服电机控制精度取决于编码器精度。
编码器
1、主要功能
（1）根据给定信号输出与 此成正比的控制电压UC；
（2）接收编码器的速度和 位置信号；
（3）I/O信号接口
2、外部组成
电机电源输入输出接 线端子
励磁绕组 控制绕组
电气原理图
ic I m sin t
if I m sin t 90
if Ic
控制绕组 励磁绕组
UF1
UC1
UC2
UF2
当两相对称电流通入两相对称绕组时，在电机内就产生一个旋转磁场。当电流变化 一个周期时，旋转磁场在空间转了一圈。
励磁绕组 控制绕组
励磁绕组 控制绕组
工程师培训资料
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伺服电机驱动器
伺服电机
伺服电机
1、交流伺服电动机 2、直流伺服电动机
1.2伺服电机最大特点
在有控制信号输入时，伺服电动机就转动；没 有控制信号输入，它就停止转动。改变控制电压的 大小和相位(或极性)就可改变伺服电动机的转速和 转向。
旋转磁场的转速决定于定子绕组极对数和电源的频率。图所表示的是一台两极的电
机，即极对数P＝1。对两极电机而言，电流每变化一个周期，磁场旋转一圈，因而 当
电源频率f＝400 Hs，即每秒变化400个周期时，磁场每秒应当转400圈，故对两极电 机，即P＝1而言，旋转磁场转速为
n0= 24000 r／min
当电阻已增大到使临界转差率＞1的程度时，合成转矩曲线与横轴相交仅有一点(S＝1 处)，而且在电机运行范围内，合成转矩均为负值，即为制动转矩。因而当控制电压 UC取消变为单相运行时，电机就立刻产生制动转矩，与负载阻转矩一起促使电机迅速 停转，这样就不会产生自转现象。
C B
A
伺服电动机的机械特性
设电机的负载阻转矩为TL，控制电压 0.25UC时,电机在特性点A运行，转速为na，这 时电机产生的转矩与负载阻转矩相平衡。当 控制电压升高到0.5UC时，电机产生的转矩就 随之增加C，由于电机的转子及其负载存在着 惯性，转速不能瞬时改变，因此电机就要瞬 时地在特性点C运行，这时电机产生的转矩大 于负载阻转矩，电机就加速，一直增加到nb， 电机就在B点运行。
路 数据信号
Pulse 0/1
使能信号
DO 21/22
P9-0/2
驱 控制
电压
动
电机
轴号 0/1
器
编码器
反馈信号
CN SIG
交流来自百度文库服电机系统使用
1 、设置参数
方法一 联接计算机使用软件 设置
方法二 直接在驱动器面板 按钮设置
1 、设置参数 方法一、使用计算机设置参数
1、启动软件 2、修改参数NO.19=000E (允许参数改写)
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
3、控制模式
（1）位置控制模式——最大输入脉冲频率500KPPS （微分接收器）和200KPPS（用于开路收集器）
（2）速度控制模式—— 模拟速度指令输入：0～ ±10V/额定转速
（3）力矩控制模式——模拟力矩指令输入：0～ ±10V/最大力矩
4、原理框图
L1 L2 L3
r t P B1 B2
LED面板
报警信号 脉冲指令 速度指令 转矩指令
脉冲输出
+5V +/-12V
门激励电源 编码器电源
8888888
序列控制器
操作人员接口
参数控制
A/D 16位
位置误差计数器
放大器
位置
外
速度
内 内速度指令
器功 率 放 大
误差检出 EEPROM
门激励
PWM 电路
保护电路
速度检出
速度误差 位置/速度 放大器
转矩
电流控制 转矩限位
处理编码器信号
M
RE
A/D
交流伺服电机系统应用
交流伺服电机系统结构
连接AC220V
I/O板
交流伺服电机驱动器
图 2-2 交流伺服电机系统接线示意图
交流伺服电机系统应用
交流伺服电机系统结构
PC机
运动控制器
速度信号 DAC 0/1
I/O 电
(1) 转子 铁芯槽内放铜条,端
部用短路环形成一体, 或铸铝形成转子绕组。
转 定子 子
壳体
笼型转子
铸铝的笼型转子
(2) 杯 转子纲
薄壁园筒形，放于内外定 子之间。一般壁厚为0.3mm
转 定子 子
壳体
杯型转子
2.2 转动原理
2.2 转动原理
2.2 转动原理
当磁铁旋转时，在空间形成一个旋转磁场。假设永久磁铁是顺时纠方向以n0的转速 旋转，那末它的磁力线也就以顺时针方向切割转子导条，在转子导条中就产生感应电 势。根据右手定则，N极下导条的感应电势方向垂直地从纸面出来。而S极下导条的感 应电势方向垂直地进入纸面。由于鼠笼转子的导条都是通过短路环连接起来的，因此 在感应电势的作用下，在转子导条中就会有电流流过，电流有功分量的方向和感应电 势方向相同。再根据通电导体在磁场中受力原理，转子载流导条又要与磁场相互作用 产生电磁力，这个电磁力F作用在转子上，并对转轴形成电磁转矩。根据左手定则， 转矩方向与磁铁转动的方向是一致的，也是顺时针方向。因此，鼠笼转子便在电磁转 矩作用下顺着磁铁旋转的方向转动起来。
旋转磁场转速为的一般表达式为
n0
f (r / s) 60 f
p
p
(r / min)
对于伺服电动机，还有一条很重要的机械特性，这就是零信号时的机械特性，
所谓零信号，就是控制电压UC＝0，这时磁场是脉振磁场，它可以分解为幅值相等、 转向相反的两个圆形旋转磁场，其作用可以想象为有两对相同大小的磁铁N—S和 N—S在空间以相反方向旋转。