伺服驱动系统 ppt课件
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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：
数控伺服系统PPT课件( 27页)
•
14、一个人的知识，通过学习可以得到;一个人的成长，就必须通过磨练。若是自己没有尽力，就没有资格批评别人不用心。开口抱怨很容易，但是闭嘴努力的人更加值得尊敬。
•
15、如果没有人为你遮风挡雨，那就学会自己披荆斩棘，面对一切，用倔强的骄傲，活出无人能及的精彩。
•
5、人生每天都要笑，生活的下一秒发生什么，我们谁也不知道。所以，放下心里的纠结，放下脑中的烦恼，放下生活的不愉快，活在当下。人生喜怒哀乐，百般形态，不如在心里全部淡然处之，轻轻一笑，让心更自在，生命更恒久。积极者相信只有推动自己才能推动世界，只要推动自己就能推动世界。
•
15、只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。
•
5、从来不跌倒不算光彩，每次跌倒后能再站起来，才是最大的荣耀。
•
6、这个世界到处充满着不公平，我们能做的不仅仅是接受，还要试着做一些反抗。
•
7、一个最困苦、最卑贱、最为命运所屈辱的人，只要还抱有希望，便无所怨惧。
•
8、有些人，因为陪你走的时间长了，你便淡然了，其实是他们给你撑起了生命的天空；有些人，分开了，就忘了吧，残缺是一种大美。
•
11、这个世界其实很公平，你想要比别人强，你就必须去做别人不想做的事，你想要过更好的生活，你就必须去承受更多的困难，承受别人不能承受的压力。
•
12、逆境给人宝贵的磨炼机会。只有经得起环境考验的人，才能算是真正的强者。自古以来的伟人，大多是抱着不屈不挠的精神，从逆境中挣扎奋斗过来的。
•
13、不同的人生，有不同的幸福。去发现你所拥有幸运，少抱怨上苍的不公，把握属于自己的幸福。你，我，我们大家都可以经历幸福的人生。
•
6、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。
《伺服驱动技术》课件
伺服驱动技术
汇报人：
目录
添加目录标题
伺服驱动技术概述
伺服驱动系统的组 成
伺服驱动技术的原 理
伺服驱动技术的性 能指标
伺服驱动技术的应 用案例
添加章节标题
伺服驱动技术概述
伺服驱动技术是一种通过控制电机的转速、位置和转矩来精确控制机械运动的技术。
伺服驱动技术广泛应用于工业自动化、机器人、数控机床等领域。
航空航天： 用于控制 航天器的 姿态和轨 道
汽车电子： 用于控制 汽车的电 子系统， 如刹车、 转向等
19世纪末，直流伺服电机诞生
20世纪初，交流伺服电机出现
20世纪50年代，数字伺服技术开始发 展
20世纪70年代，交流伺服技术逐渐成 熟
20世纪80年代，交流伺服技术广泛应 用于工业自动化领域
21世纪初，伺服驱动技术向智能化、 网络化方向发展
汽车电子：用于汽车电子设备的控制，如电动助力转向系统、电子稳定系统等
伺服驱动技术的未 来发展
趋势：智能化、网络化、 集成化
挑战：技术瓶颈、成本压 力、市场竞争
发展趋势：高性能、高精 度、高可靠性
挑战：技术更新、人才短 缺、市场变化
提高响应速度：通过优化控制算法和硬件设计，提高伺服驱动系统的响应速度。 提高精度：通过采用高精度传感器和精密控制算法，提高伺服驱动系统的精度。 提高稳定性：通过优化控制算法和硬件设计，提高伺服驱动系统的稳定性。 提高智能化水平：通过采用人工智能技术，提高伺服驱动系统的智能化水平。
伺服控制器是伺服驱动系统的核心部件，负责接收控制信号并输出相应的控制电流。
伺服控制器的工作原理是通过接收来自上位机的控制信号，经过处理后输出相应的控制电流， 控制伺服电机的转速和转矩。
汇报人：
目录
添加目录标题
伺服驱动技术概述
伺服驱动系统的组 成
伺服驱动技术的原 理
伺服驱动技术的性 能指标
伺服驱动技术的应 用案例
添加章节标题
伺服驱动技术概述
伺服驱动技术是一种通过控制电机的转速、位置和转矩来精确控制机械运动的技术。
伺服驱动技术广泛应用于工业自动化、机器人、数控机床等领域。
航空航天： 用于控制 航天器的 姿态和轨 道
汽车电子： 用于控制 汽车的电 子系统， 如刹车、 转向等
19世纪末，直流伺服电机诞生
20世纪初，交流伺服电机出现
20世纪50年代，数字伺服技术开始发 展
20世纪70年代，交流伺服技术逐渐成 熟
20世纪80年代，交流伺服技术广泛应 用于工业自动化领域
21世纪初，伺服驱动技术向智能化、 网络化方向发展
汽车电子：用于汽车电子设备的控制，如电动助力转向系统、电子稳定系统等
伺服驱动技术的未 来发展
趋势：智能化、网络化、 集成化
挑战：技术瓶颈、成本压 力、市场竞争
发展趋势：高性能、高精 度、高可靠性
挑战：技术更新、人才短 缺、市场变化
提高响应速度：通过优化控制算法和硬件设计，提高伺服驱动系统的响应速度。 提高精度：通过采用高精度传感器和精密控制算法，提高伺服驱动系统的精度。 提高稳定性：通过优化控制算法和硬件设计，提高伺服驱动系统的稳定性。 提高智能化水平：通过采用人工智能技术，提高伺服驱动系统的智能化水平。
伺服控制器是伺服驱动系统的核心部件，负责接收控制信号并输出相应的控制电流。
伺服控制器的工作原理是通过接收来自上位机的控制信号，经过处理后输出相应的控制电流， 控制伺服电机的转速和转矩。
交流伺服驱动器原理及调试PPT培训课件
交流伺服驱动器在自动化生产线中通 常用于控制机床、装配机械、包装机 械等设备的运动部分，实现精确的位 置控制和速度控制。
在机器人领域的应用
01
机器人需要具备高度灵活性和精 确性的运动能力，交流伺服驱动 器能够满足这些要求，从而提高 机器人的工作性能。
02
交流伺服驱动器在机器人领域中 通常用于控制机器人的关节、手 臂、行走等部分的运动，实现精 确的姿态控制和轨迹跟踪。
在故障。
听诊法
仔细听驱动器运行时的声音， 判断是否存在异常响动或噪音
。
触摸法
通过触摸驱动器的外壳，感受 其温度和振动情况，判断是否
存在异常。
替换法
用正常工作的部件替换可能存 在故障的部件，以确定故障部
位。
驱动器的寿命与可靠性
寿命预测
预防性维护
根据驱动器的使用情况和维护状况， 预测其使用寿命，提前进行更换或维 修。
调试步骤与方法
初始参数设置
速度控制调试
根据设备实际情况，对交流伺服驱动器的 参数进行初始设置，如电机型号、控制模 式等。
调整速度控制环的参数，测试电机的转速 和响应，确保电机能够按照指令要求进
调整位置控制环的参数，测试电机的定位 精度和跟随性能，确保电机能够准确跟踪 指令位置。
02
交流伺服驱动器的调试
调试前的准备工作
01
02
03
了解设备参数
熟悉交流伺服驱动器的规 格、性能参数以及控制要 求，以便更好地进行调试。
检查硬件连接
确保交流伺服驱动器与电 机、编码器等设备的连接 正确、牢固，无短路或断 路现象。
准备调试工具
准备必要的调试工具，如 示波器、万用表、螺丝刀 等，以便在调试过程中进 行测量和调整。
在机器人领域的应用
01
机器人需要具备高度灵活性和精 确性的运动能力，交流伺服驱动 器能够满足这些要求，从而提高 机器人的工作性能。
02
交流伺服驱动器在机器人领域中 通常用于控制机器人的关节、手 臂、行走等部分的运动，实现精 确的姿态控制和轨迹跟踪。
在故障。
听诊法
仔细听驱动器运行时的声音， 判断是否存在异常响动或噪音
。
触摸法
通过触摸驱动器的外壳，感受 其温度和振动情况，判断是否
存在异常。
替换法
用正常工作的部件替换可能存 在故障的部件，以确定故障部
位。
驱动器的寿命与可靠性
寿命预测
预防性维护
根据驱动器的使用情况和维护状况， 预测其使用寿命，提前进行更换或维 修。
调试步骤与方法
初始参数设置
速度控制调试
根据设备实际情况，对交流伺服驱动器的 参数进行初始设置，如电机型号、控制模 式等。
调整速度控制环的参数，测试电机的转速 和响应，确保电机能够按照指令要求进
调整位置控制环的参数，测试电机的定位 精度和跟随性能，确保电机能够准确跟踪 指令位置。
02
交流伺服驱动器的调试
调试前的准备工作
01
02
03
了解设备参数
熟悉交流伺服驱动器的规 格、性能参数以及控制要 求，以便更好地进行调试。
检查硬件连接
确保交流伺服驱动器与电 机、编码器等设备的连接 正确、牢固，无短路或断 路现象。
准备调试工具
准备必要的调试工具，如 示波器、万用表、螺丝刀 等，以便在调试过程中进 行测量和调整。
交流伺服驱动ppt课件
伺服连接－输入输出(I/O)接口
HSV系列伺服有六种输出信号：
①伺服使能
②报警清除 ③偏差计数器清零
④指令脉冲禁止 ⑤CCW驱动禁止 ⑥CW驱动禁止
集电极开路输出；
低电平有效。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
动
力 电
S
源T
整 流 器
控 AC220V
制 电
AC220V
开关电源
源
指 令 信 号
直流 P
制动 N
控制平台
交流
逆
U
变 器
V
电
W
机
PG
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
交流伺服驱动器系统电气原理结构图
伺服连接－位置控制方式
脉冲输入接口的两种驱动方式比较：
差分驱动方式的抗干扰能力强于单端驱动方式，推荐 使用，尤其是在信号电缆较长时；
采用单端驱动方式，会使动作频率降低。
根据脉冲量输入电路，驱动电流10～15mA，限定外部
电源最大电压25V的条件，确定电阻R的数值。
经验数据：VCC=24V，R=1.3~2k； VCC=12V，R=510～820Ω； VCC=5V， R=82~120Ω 。
HSV系列伺服产品的发展
模拟、数字混合型 交流伺服驱动
HSV-9型伺服
(三相220V输入)
全数字型交流伺服、主轴驱动器系列
HSV-16型伺服 (三相220V输入, 集成开关电源)
HSV系列伺服有六种输出信号：
①伺服使能
②报警清除 ③偏差计数器清零
④指令脉冲禁止 ⑤CCW驱动禁止 ⑥CW驱动禁止
集电极开路输出；
低电平有效。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
动
力 电
S
源T
整 流 器
控 AC220V
制 电
AC220V
开关电源
源
指 令 信 号
直流 P
制动 N
控制平台
交流
逆
U
变 器
V
电
W
机
PG
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
交流伺服驱动器系统电气原理结构图
伺服连接－位置控制方式
脉冲输入接口的两种驱动方式比较：
差分驱动方式的抗干扰能力强于单端驱动方式，推荐 使用，尤其是在信号电缆较长时；
采用单端驱动方式，会使动作频率降低。
根据脉冲量输入电路，驱动电流10～15mA，限定外部
电源最大电压25V的条件，确定电阻R的数值。
经验数据：VCC=24V，R=1.3~2k； VCC=12V，R=510～820Ω； VCC=5V， R=82~120Ω 。
HSV系列伺服产品的发展
模拟、数字混合型 交流伺服驱动
HSV-9型伺服
(三相220V输入)
全数字型交流伺服、主轴驱动器系列
HSV-16型伺服 (三相220V输入, 集成开关电源)
第三章伺服驱动技术 ppt课件
只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电动机绕组通电 相序即可获得所需的转角、转速及转向、很容易用微机 实现数字控制。
2020/10/28
18
1）可变磁阻(VR-Variable Reluctance)型
该类电动机由定子绕组产生的反 应电磁力吸引用软磁钢制成的齿 形转子作步进驱动，其定子1与 转子2由铁心构成，没有永久磁 铁，定子上嵌有线圈，转子朝定 子与转子之间磁阻最小方向转动， 并由此而得名可变磁型。
主要用于：机械设备位置、速度的动态控制。
2020/10/28
4
伺服系统的结构组成及分类
伺服系统的结构组成：
输入 ＋ －
控制器
驱动元件
被控对象
输出
检测装置 伺服系统的组成
2020/10/28
5
伺服系统的结构组成及分类
控制器
根据输入信号和反馈信号决定控制策略。
驱动元件 将输入能量转化为机械能，驱动被控对象
第三章
伺服驱动技术
伺服系统的结构组成及分类 典型驱动元件及其控制 功率驱动接口
2020/10/28
1
CP
伺服驱动技术
2020/10/28
伺第 服一 系节 统 的 结 构 组 成 及 分 类
2
精品资料
伺服驱动技术
根据控制指令信息，控制驱 动元件，使机械系统的运动部件 按照指令要求运动的一种控制技 术。
2通020运/10/输28 机械。
14
关于伺服电动机
电气伺服系统的执行元件，把电信号转换为机械运动。
对伺服电动机的要求： 具有较宽而平滑的调速范围； 具有较硬的机械特性和良好的调节特动机
2020/10/28
步进电动机 直流伺服电动机 交流伺服电动机
2020/10/28
18
1）可变磁阻(VR-Variable Reluctance)型
该类电动机由定子绕组产生的反 应电磁力吸引用软磁钢制成的齿 形转子作步进驱动，其定子1与 转子2由铁心构成，没有永久磁 铁，定子上嵌有线圈，转子朝定 子与转子之间磁阻最小方向转动， 并由此而得名可变磁型。
主要用于：机械设备位置、速度的动态控制。
2020/10/28
4
伺服系统的结构组成及分类
伺服系统的结构组成：
输入 ＋ －
控制器
驱动元件
被控对象
输出
检测装置 伺服系统的组成
2020/10/28
5
伺服系统的结构组成及分类
控制器
根据输入信号和反馈信号决定控制策略。
驱动元件 将输入能量转化为机械能，驱动被控对象
第三章
伺服驱动技术
伺服系统的结构组成及分类 典型驱动元件及其控制 功率驱动接口
2020/10/28
1
CP
伺服驱动技术
2020/10/28
伺第 服一 系节 统 的 结 构 组 成 及 分 类
2
精品资料
伺服驱动技术
根据控制指令信息，控制驱 动元件，使机械系统的运动部件 按照指令要求运动的一种控制技 术。
2通020运/10/输28 机械。
14
关于伺服电动机
电气伺服系统的执行元件，把电信号转换为机械运动。
对伺服电动机的要求： 具有较宽而平滑的调速范围； 具有较硬的机械特性和良好的调节特动机
2020/10/28
步进电动机 直流伺服电动机 交流伺服电动机
伺服系统总结(电机和驱动)ppt课件
；...
8
(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。
；...
10
(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。
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为保持磁阻最小，给转子施加力矩，使相邻转子齿与之对齐。 ✓ 第二拍：B相励磁绕组通电，C、A励磁绕组断电。 ✓ 第三拍：C相励磁绕组通电，A、B励磁绕组断电。 如通电顺序：A、B、C逆时针旋转；如通电顺序相反，则顺时针旋转 通电顺序也可以A-AB-B-BC-C-CA
07.07.2020
11
伺服驱动系统
② 电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩 的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不 损坏。
③ 为了满足快速响应的要求，电机应该有较小的转动惯量和 大的堵转转矩，并且有尽可能小的时间常数和启动电压。 电机应具有耐受4000rad/s2以上角加速度的能力，才能保 证电机在0.2s以内从静止到额定转速。
严格来说：
位置控制包括位置、速度和电流控制；
速度控制包括速度和电流控制。
位置调解
速度调解
电流调解
转换驱动 电流反馈 速度反馈 位置反馈
M
工作台
G
07.07.2020
4
伺服驱动系统
(1)精度高 伺服系统的精度是指输出量能复现输入量的精确程
度。包括定位精度和轮廓加工精度。
(2)稳定性好 稳定是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能
07.07.2020
12
伺服驱动系统
07.07.2020
13
伺服驱动系统 同一台步进电机，因通电方式的不同，运行时的步距角也是 不同的，采用单、双拍通电方式时，步距角要比单拍通电方 式减小一半。
实际使用中，单三拍通电方式由于在切换时一相绕组断电， 而另一相绕组开始通电容易造成失步。此外，由单一绕组通 电吸引转子，也容易使转子在平衡位置附近产生振荡，运行 的稳定性差，所以很少采用。通常将它改成“双三拍通电方 式”。
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。直接影响数控加工的精度和表面粗糙度。
(3)快速响应 快速响应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电机能提供的最高
转速和最低转速之比。0~30m/min。
(5)低速大转矩 进给坐标的伺服控制属于恒转矩控制，在整
其角位移量与电脉冲数成正比，其转速与电脉冲频率成正比， 通过改变脉冲频率就可以调节电动机的转速。
最大缺点是容易失步，特别是在大负载和速度较高的情况下， 失步更容易发生。
但是近年来发展起来的恒流斩波驱动、PWM驱动、微步驱 动、超微步驱动及其他们的综合运用，使得步进电机的驱动 能力有很大提高
主要用于数控机床的开环伺服系统。
伺服驱动系统
6.1 概述 6.1.1 伺服系统的概念
伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系 统。数控机床伺服系统又称为位置随动系统, 简称为伺服系 统。
常见的伺服系统有开环与闭环系统之分，直流与交流伺服系 统之分，进给伺服与主轴驱动系统之分，电液伺服与电气伺 服系统之分。
伺服系统是一种执行机构，它接受来自数控装置的进给指令 信号，经变换、调节和放大后驱动执行件，转化为直线或旋 转运动。
而步进电机的功耗太多，速度也不高。 目前的步进电机在脉冲当量为1微米时，最高移动仅仅为
2m/min，且功率越大，移动速度越低，故主要用于速度与精 度要求不高的经济型数控机床及旧设备改造中。
07.07.2020
7
伺服驱动系统
步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的机械角位移或直 线位移的控制电机。步进电机又称脉冲电动机或电脉冲马达。
个速度范围内都要保持这个转矩；主轴坐标的伺服控制在
低速时为恒转矩控制，能提供较大转矩。在高速时为恒功
率07.0控7.2制020，具有足够大的输出功率。
5
伺服驱动系统
伺服驱动电机是伺服系统的重要驱动元件。为满足上述要 求，对伺服电动机的要求应该是：
① 从最低速到最高速电机都要平稳运转，转距波动要小，尤 其是在低速如0.1r/min或更低转速时，仍有稳定的速度而 无爬行现象。
多采用简易的位置控制。
07.07.2020
2
伺服驱动系统
组成：伺服电机 驱动信号控制转换电路 电子电力驱动放大模块
位置调节单元 速度调节单元 电流调节单元 检测装置
一般闭环系统为三环结构：位置环、速度环、电流环。
07.07.2020
3
位置、速度和电流环均由调节控制模块、检测和反馈部分组成。
电力电伺子驱服动驱装置动由系驱动统信号产生电路和功率放大器组成。
按使用频率分：有高频步进电机和低频步进电机。
数控机床中使用较多的是反应式步进电机和永磁感应式步进 电机
07.07.2020
9
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10
伺服驱动系统
步进电机又称脉冲电机，每接受一个脉冲信号转子转过一个角度，称为步 距角。
脉冲数目：位移大小；脉冲频率：速度大小；通电顺序：方向控制。 步进电机的结构：（单段式三相反应式步进电机结构）： 工作原理：电磁吸合 转子：开槽形成齿 定子：有磁极 以三相单三拍为例说明工作原理： ✓ 第一拍：A相励磁绕组通电，B、C励磁绕组断电。A相定子绕组的磁力线
07.07.2020
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伺服驱动系统
按运动方式分：有旋转式、直线运动式、平面运动式和滚动 运动式。
按工作原理分：有反应式（磁阻式）、电磁式、永磁式、永 磁感应式（混合式）。
按使用场合分：有功率步进电机和控制步进电机。
按电机结构分：有单段式（径向式）、多段式（轴向式）、 印刷绕组式。
按工机应能承受频繁启动、制动和反转。
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伺服驱动系统
开环位置伺服系统也叫步进式伺服系统，其驱动元件为步进 电机。
功率步进电机控制系统的结构最简单，控制最容易，维修最 方便，控制为全数字化，这完全符合数字化控制技术的要求， 控制系统与步进电机的驱动控制电路结为一体。
随着计算机技术的发展，除功率驱动电路之外，其它硬件电 路均可由软件实现，从而简化了系统结构，降低成本，提高 了系统的可靠性。
07.07.2020
1
伺服驱动系统
（1）进给驱动 控制机床各坐标轴的切削进给运动，是一种精密的位置跟踪与定位系
统，它包括速度控制，也是一般概念的伺服驱动系统。 （2）主轴驱动 控制机床主轴的旋转运动和切削过程中的转矩和功率，一般以速度控
制为主。对C坐标功能的主轴驱动也需要位置控制。 （3）辅助驱动 在各类加工中心或多功能数控机床中，控制刀库、料库等辅助系统，
07.07.2020
11
伺服驱动系统
② 电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩 的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不 损坏。
③ 为了满足快速响应的要求，电机应该有较小的转动惯量和 大的堵转转矩，并且有尽可能小的时间常数和启动电压。 电机应具有耐受4000rad/s2以上角加速度的能力，才能保 证电机在0.2s以内从静止到额定转速。
严格来说：
位置控制包括位置、速度和电流控制；
速度控制包括速度和电流控制。
位置调解
速度调解
电流调解
转换驱动 电流反馈 速度反馈 位置反馈
M
工作台
G
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(1)精度高 伺服系统的精度是指输出量能复现输入量的精确程
度。包括定位精度和轮廓加工精度。
(2)稳定性好 稳定是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能
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伺服驱动系统 同一台步进电机，因通电方式的不同，运行时的步距角也是 不同的，采用单、双拍通电方式时，步距角要比单拍通电方 式减小一半。
实际使用中，单三拍通电方式由于在切换时一相绕组断电， 而另一相绕组开始通电容易造成失步。此外，由单一绕组通 电吸引转子，也容易使转子在平衡位置附近产生振荡，运行 的稳定性差，所以很少采用。通常将它改成“双三拍通电方 式”。
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。直接影响数控加工的精度和表面粗糙度。
(3)快速响应 快速响应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电机能提供的最高
转速和最低转速之比。0~30m/min。
(5)低速大转矩 进给坐标的伺服控制属于恒转矩控制，在整
其角位移量与电脉冲数成正比，其转速与电脉冲频率成正比， 通过改变脉冲频率就可以调节电动机的转速。
最大缺点是容易失步，特别是在大负载和速度较高的情况下， 失步更容易发生。
但是近年来发展起来的恒流斩波驱动、PWM驱动、微步驱 动、超微步驱动及其他们的综合运用，使得步进电机的驱动 能力有很大提高
主要用于数控机床的开环伺服系统。
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6.1 概述 6.1.1 伺服系统的概念
伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系 统。数控机床伺服系统又称为位置随动系统, 简称为伺服系 统。
常见的伺服系统有开环与闭环系统之分，直流与交流伺服系 统之分，进给伺服与主轴驱动系统之分，电液伺服与电气伺 服系统之分。
伺服系统是一种执行机构，它接受来自数控装置的进给指令 信号，经变换、调节和放大后驱动执行件，转化为直线或旋 转运动。
而步进电机的功耗太多，速度也不高。 目前的步进电机在脉冲当量为1微米时，最高移动仅仅为
2m/min，且功率越大，移动速度越低，故主要用于速度与精 度要求不高的经济型数控机床及旧设备改造中。
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步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的机械角位移或直 线位移的控制电机。步进电机又称脉冲电动机或电脉冲马达。
个速度范围内都要保持这个转矩；主轴坐标的伺服控制在
低速时为恒转矩控制，能提供较大转矩。在高速时为恒功
率07.0控7.2制020，具有足够大的输出功率。
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伺服驱动电机是伺服系统的重要驱动元件。为满足上述要 求，对伺服电动机的要求应该是：
① 从最低速到最高速电机都要平稳运转，转距波动要小，尤 其是在低速如0.1r/min或更低转速时，仍有稳定的速度而 无爬行现象。
多采用简易的位置控制。
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组成：伺服电机 驱动信号控制转换电路 电子电力驱动放大模块
位置调节单元 速度调节单元 电流调节单元 检测装置
一般闭环系统为三环结构：位置环、速度环、电流环。
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位置、速度和电流环均由调节控制模块、检测和反馈部分组成。
电力电伺子驱服动驱装置动由系驱动统信号产生电路和功率放大器组成。
按使用频率分：有高频步进电机和低频步进电机。
数控机床中使用较多的是反应式步进电机和永磁感应式步进 电机
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步进电机又称脉冲电机，每接受一个脉冲信号转子转过一个角度，称为步 距角。
脉冲数目：位移大小；脉冲频率：速度大小；通电顺序：方向控制。 步进电机的结构：（单段式三相反应式步进电机结构）： 工作原理：电磁吸合 转子：开槽形成齿 定子：有磁极 以三相单三拍为例说明工作原理： ✓ 第一拍：A相励磁绕组通电，B、C励磁绕组断电。A相定子绕组的磁力线
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按运动方式分：有旋转式、直线运动式、平面运动式和滚动 运动式。
按工作原理分：有反应式（磁阻式）、电磁式、永磁式、永 磁感应式（混合式）。
按使用场合分：有功率步进电机和控制步进电机。
按电机结构分：有单段式（径向式）、多段式（轴向式）、 印刷绕组式。
按工机应能承受频繁启动、制动和反转。
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开环位置伺服系统也叫步进式伺服系统，其驱动元件为步进 电机。
功率步进电机控制系统的结构最简单，控制最容易，维修最 方便，控制为全数字化，这完全符合数字化控制技术的要求， 控制系统与步进电机的驱动控制电路结为一体。
随着计算机技术的发展，除功率驱动电路之外，其它硬件电 路均可由软件实现，从而简化了系统结构，降低成本，提高 了系统的可靠性。
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（1）进给驱动 控制机床各坐标轴的切削进给运动，是一种精密的位置跟踪与定位系
统，它包括速度控制，也是一般概念的伺服驱动系统。 （2）主轴驱动 控制机床主轴的旋转运动和切削过程中的转矩和功率，一般以速度控
制为主。对C坐标功能的主轴驱动也需要位置控制。 （3）辅助驱动 在各类加工中心或多功能数控机床中，控制刀库、料库等辅助系统，