主要内容概述伺服系统元件误差伺服系统原理动态误差伺服系共34页
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一、相关概念伺服系统(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。
在机器人中,伺服驱动器控制电机的运转。
驱动器采用速度环,位置环,电流环三环闭环电路,内部还设有错误检出和保护电路。
驱动器通过通信连接器,控制连接器,编码连接器跟外部输入信号和输出信号相连。
通信连接器主要用于跟电脑或控制器通信。
控制连接器用于跟伺服控制器联接,驱动器所需的输入信号、输出信号、控制信号和一些方式选择信号都通过该控制连接器传输,它是驱动器最为关键的连接器。
编码连接器跟电机编码器连接,用于接收编码器闭环反馈信号,即速度反馈和换向信号。
伺服电机主要用于驱动机器人的关节。
关节越多,机器人的柔性和精准度越高,所需要使用的伺服电机的数量就越多。
机器人对伺服电机的要求非常高,必须满足快速响应、高起动转矩、动转矩惯量比大、调速范围宽,要适应机器人的形体做到体积小、重量轻,还必须经受频繁的正反向和加减速运行等苛刻的条件,做到高可靠性和稳定性。
伺服电机分为直流、交流和步进,工业机器人用的较多的是交流。
机器人用伺服电机二、伺服系统的技术现状2.1视觉伺服系统随着机器人技术的迅猛发展,机器人承担的任务更加复杂多样,传统的检测手段往往面临着检测范围的局限性和检测手段的单一性.视觉伺服控制利用视觉信息作为反馈,对环境进行非接触式的测量,具有更大的信息量,提高了机器人系统的灵活性和精确性,在机器人控制中具有不可替代的作用。
视觉系统由图像获取和视觉处理两部分组成,图像的获取是利用相机模型将三维空间投影到二维图像空间的过程,而视觉处理则是利用获取的图像信息得到视觉反馈的过程。
基本的相机模型主要包括针孔模型和球面投影模型,统一化模型是对球面模型的推广,将各种相机的图像映射到归一化的球面上。
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。
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。
数控伺服系统组成及原理介绍数控伺服系统组成及原理介绍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。
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。
伺服系统是数控装置(计算机)和机床的联系环节,是数控机床的重要组成部分。
数控机床伺服系统又称为位置随动系统、驱动系统、伺服机构或伺服单元。
该系统包括了大量的电力电子器件,结构复杂,综合性强。
进给伺服系统是数控系统主要的子系统。
如果说C装置是数控系统的“大脑”,是发布“命令”的“指挥所”,那么进给伺服系统则是数控系统的“四肢”,是一种“执行机构”。
它忠实地执行由CNC 装置发来的运动命令,精确控制执行部件的运动方向,进给速度与位移量。
一、伺服系统的组成组成: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。
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。
电力电子驱动装置由驱动信号产生电路和功率放大器组成。
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、速度和电流环均由:调节控制模块、检测和反馈部分组成。
电力电子驱动装置由驱动信号产生电路和功率放大器组成。
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。
二、对伺服系统的基本要求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。
0~24m / 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。
伺服控制系统- 概述第六章伺服控制系统第一节概述伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作,从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。
如防空雷达控制就是一个典型的伺服控制过程,它是以空中的目标为输入指令要求,雷达天线要一直跟踪目标,为地面炮台提供目标方位;加工中心的机械制造过程也是伺服控制过程,位移传感器不断地将刀具进给的位移传送给计算机,通过与加工位置目标比较,计算机输出继续加工或停止加工的控制信号。
绝大部分机电一体化系统都具有伺服功能,机电一体化系统中的伺服控制是为执行机构按设计要求实现运动而提供控制和动力的重要环节。
一、伺服系统的结构组成机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多,但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。
如图6-1给出了系统组成原理框图。
1、比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较,以获得输出与输入间的偏差信号的环节,通常由专门的电路或计算机来实现。
2、控制器通常是计算机或PID控制电图6-1伺服系统组成原理框图路,主要任务是对比较元件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。
3、执行元件作用是按控制信号的要求,将输入的各种形式的能量转化成机械能,驱动被控对象工作。
机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等。
4、被控对象是指被控制的机构或装置,是直接完成系统目的的主体。
一般包括传动系统、执行装置和负载。
5、检测环节是指能够对输出进行测量,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。
在实际的伺服控制系统中,上述的每个环节在硬件特征上并不独立,可能几个环节在一个硬件中,如测速直流电机即是执行元件又是检测元件。
二、伺服系统的分类伺服系统的分类方法很多,常见的分类方法有:1、按被控量参数特性分类按被控量不同,机电一体化系统可分为位移、速度、力矩等各种伺服系统。