伺服控制文摘
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伺服控制系统课程作业现代伺服系统综述指导教师:学生:学号:专业:班级:完成日期:摘要在自动控制系统中,把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伺服系统。
伺服系统也叫位置随动系统,以精确运动控制和力能输出为目的,综合运用机电能量变换与驱动控制技术、检测技术、自动控制技术、计算机控制技术等,实现精确驱动与系统控制。
伺服系统主要包括电机和驱动器两部分,广泛用于航空、航天、国防及工业自动化等自动控制领域。
伺服系统按其驱动元件划分有步进式伺服系统、直流电动机伺服系统和交流电动机伺服系统。
随着微处理器技术、大功率高性能半导体功率器件技术、电机永磁材料制造工艺的发展及电力电子、控制理论的应用,交流电动机伺服系统近年来获得了迅速发展,广泛用于工业生产的各个领域,如数控机床的进给驱动和工业机器人的伺服驱动等。
因此,在相当大的范围内,交流电动机伺服系统取代了步进电动机与直流电动机伺服系统,时至目前,具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能,其动、静态特性已完全可与直流伺服系统相媲美,已成为伺服系统的主流。
关键词:伺服系统自动控制驱动元件1 伺服系统的发展阶段伺服系统的发展与它的驱动元件——伺服电动机的不同发展阶段相联系,并结合老师在第一章所讲的伺服系统分类的知识,伺服电动机至今经历了三个主要的发展阶段。
(1)第一个发展阶段(20世纪60年代以前):步进电动机开环伺服系统;伺服系统的驱动电机为步进电动机或功率步进电动机,位置控制为开环系统。
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构,两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°;步进电机存在一些缺点:在低速时易出现低频振动现象;一般不具有过载能力;步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转现象,停止时转速过高易出现过冲现象。
1绪论1.1课题研究的背景及意义数控技术是先进制造技术的关键技术之一,随着制造自动化水平和加工精度的提高,数控技术必将在未来的现代制造中起着非常重要的作用。
伺服系统(Servo System)是自动控制系统的一个分支,通常应用闭环控制结构来控制被控制对象的某种状态,使其能自动、连续、精确的复现输入信号的变化规律。
伺服控制技术伴随着电力电子技术、计算机技术和控制理论的发展而发展。
在主流的电机伺服系统中,电机控制技术是伺服控制的核心。
交流电机的控制方法一直是研究的热点。
20世纪70年代产生的矢量控制技术,对交流电机的控制产生了划时代的影响。
矢量控制在理论上解决了交流电机的转矩控制问题,实现了交流电机模型的解耦,使其控制性能发生了质的飞越。
随着多年的发展,交流伺服系统正逐步取代直流系统成为运动控制系统的主流。
目前,矢量控制是交流电机应用最广泛、最有效的控制方法。
数控机床的伺服系统是数控机床关键功能部件,是机床运动的最终执行件。
伺服系统的特性一直是影响系统加工性能的重要指标,其性能对加工精度与加工效率都起着重要的作用,在整个数控机床的成本构成中伺服系统也占有相当大的比例。
所以,一个高精度,高性能的数控机床必须配置与之相适应的高性能的伺服驱动系统,才能充分发挥整个数控机床的性能与优势。
随着交流伺服技术的发展,交流伺服已逐步占据数控机床伺服系统的主导地位。
由于通过采用矢量控制等先进的控制方法,交流伺服性能迅速提高,目前无论是数控系统的进给伺服驱动,还是主轴驱动,交流伺服系统都处于主流地位,正逐步淘汰直流伺服系统。
现在国内外的数控产品的伺服系统绝大多数采用交流系统。
因此,从数控加工特点出发,以矢量控制为着眼点,研究交流伺服系统的控制技术,紧跟其它学科先进技术的发展,消化吸收前沿技术,进一步推进数控技术,制造技术的完善和发展,有着十分重要的意义。
同时,作为现代伺服系统主流的交流伺服技术,是研制开发各种先进的机电一体化设备,如数控机床、加工中心、工业机器人等的关键性技术。
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。
伺服电机控制的书一、引言伺服电机控制是现代自动化领域中的重要技术之一。
它广泛应用于机械制造、工业自动化、航空航天等领域。
本文将介绍伺服电机控制的基本原理、应用场景以及相关的控制方法和技术。
二、伺服电机控制的基本原理2.1 伺服电机的定义伺服电机是一种能够精确控制位置、速度和加速度的电机。
它通常由电机本体、编码器、控制器和驱动器等组成。
伺服电机的核心是控制器,它通过接收编码器反馈信号,实时调整电机的输出,以达到精确控制的目的。
2.2 反馈控制原理伺服电机控制的基本原理是反馈控制。
控制器通过不断地比较编码器反馈信号与设定值,计算出控制信号,驱动电机输出相应的力矩,使电机运动到预定位置或以预定速度运动。
2.3 PID控制算法PID控制算法是伺服电机控制中常用的一种控制方法。
它通过比例、积分和微分三个部分的组合,根据误差的大小和变化趋势来调整控制信号,实现对电机的精确控制。
三、伺服电机控制的应用场景3.1 机械制造伺服电机在机械制造领域中得到广泛应用。
例如,在数控机床中,伺服电机可以控制工作台的位置和速度,实现精确的切削加工。
在印刷机械中,伺服电机可以控制纸张的进给和定位,确保印刷精度。
3.2 工业自动化工业自动化领域对伺服电机的需求也很大。
例如,在流水线生产中,伺服电机可以控制工件的运动轨迹和速度,实现自动化生产。
在机器人领域,伺服电机可以控制机器人的关节运动,实现精确的动作。
3.3 航空航天伺服电机在航空航天领域中的应用也非常广泛。
例如,在飞机中,伺服电机可以控制襟翼、襟翼等舵面的运动,实现飞机的姿态控制。
在卫星中,伺服电机可以控制太阳能电池板的定位,以获取最大的太阳能。
四、伺服电机控制的方法和技术4.1 位置控制位置控制是伺服电机控制中最基本的一种控制方式。
通过设定目标位置,控制器根据编码器反馈信号计算出控制信号,驱动电机运动到目标位置。
4.2 速度控制速度控制是伺服电机控制的另一种常用方式。
通过设定目标速度,控制器根据编码器反馈信号计算出控制信号,驱动电机以设定的速度运动。
《电液伺服力控系统的鲁棒迭代学习控制方法研究》篇一一、引言随着现代工业自动化水平的不断提高,电液伺服力控系统在各个领域的应用越来越广泛。
然而,由于系统本身的复杂性和外部环境的干扰,电液伺服力控系统的控制精度和稳定性成为了研究的重要课题。
本文将重点研究电液伺服力控系统的鲁棒迭代学习控制方法,以提高系统的控制性能和稳定性。
二、电液伺服力控系统概述电液伺服力控系统是一种基于液压传动和电气控制的力控制系统,具有高精度、高动态响应和高稳定性的特点。
然而,由于系统受到外部干扰、模型不确定性以及系统非线性等因素的影响,其控制性能和稳定性常常受到挑战。
因此,研究有效的控制方法对于提高电液伺服力控系统的性能具有重要意义。
三、鲁棒迭代学习控制方法针对电液伺服力控系统的特点,本文提出了一种鲁棒迭代学习控制方法。
该方法结合了鲁棒控制和迭代学习的优点,能够在系统受到外部干扰和模型不确定性时,通过迭代学习的方式逐步优化控制策略,提高系统的控制性能和稳定性。
具体而言,鲁棒迭代学习控制方法包括以下步骤:1. 建立电液伺服力控系统的数学模型,包括系统动力学模型、干扰模型和模型不确定性等。
2. 设计鲁棒控制器,以应对系统受到的外部干扰和模型不确定性。
鲁棒控制器能够根据系统的实时状态调整控制策略,保证系统的稳定性。
3. 引入迭代学习的思想,通过多次迭代学习逐步优化控制策略。
在每次迭代中,系统根据实际输出与期望输出之间的误差,调整控制策略,使系统逐渐逼近理想状态。
4. 结合鲁棒控制和迭代学习的优点,形成鲁棒迭代学习控制器。
该控制器能够在系统受到外部干扰和模型不确定性时,通过迭代学习的方式逐步优化控制策略,提高系统的控制性能和稳定性。
四、实验验证与分析为了验证本文提出的鲁棒迭代学习控制方法的有效性,我们进行了实验验证和分析。
实验结果表明,与传统的控制方法相比,鲁棒迭代学习控制方法能够更好地应对系统受到的外部干扰和模型不确定性,具有更高的控制精度和稳定性。
伺服控制系统综述摘要:现如今,我国的国民经济在快速的发展,社会在不断的进步,伺服电机的控制离不开精确的转子位置信息,位置检测装置及传感技术的精度将直接影响伺服系统的整体性能。
首先简要概述了伺服电机的分类以及对位置检测的技术要求,然后分别介绍了在现代伺服系统中常见的外置位置传感器、无位置传感技术、准无位置传感技术以及新发展的嵌入式位置检测4种位置检测技术,并对比总结了各位置检测技术的特点及应用适用性。
最后根据伺服系统智能化、集成化等发展趋势,对伺服电机位置检测技术进行总结和展望。
关键词:伺服控制系统;伺服电机;发展引言随着科技不断进步,机器人产业已经获得了高速的发展,并且传统的检测技术已经无法满足机器人事业的发展需求。
通过视觉伺服系统控制,可以提升机器人系统的准确性和灵活性。
因此,探究机器人视觉系统与控制策略具有重要的价值。
1伺服控制系统机理综述1.1伺服电机伺服系统中使用的驱动电机具有以下特点:响应速度快、转动惯量大、定位准确等。
这类电机被称为伺服电机,其专用驱动单元被称为伺服驱动单元,简称伺服。
伺服内包含转矩(电流)、速度或位置闭环。
伺服的工作原理是:在开环控制的交直流电机基础上,将位置和速度信号通过旋转编码器、旋转变压器等反馈给驱动器,形成负反馈的PID控制。
伺服电机包含步进电机、交流电机、直流电机三类。
直流伺服电机又分有刷和无刷电机。
有刷电机结构简单,成本低,启动转矩大,调速范围广,控制简单,维护容易,缺点是会产生电磁干扰,对工作环境有要求,适用于成本低的民用场合。
无刷电机的体积小,重量较轻,响应快,速度高,控制复杂,易智能化,免维护,效率高,电磁辐射小,寿命长,适用于各种环境。
交流伺服电机是无刷电机,分同步和异步,同步电机可用于运动控制,其功率范围大,惯量大,最高转速低且随功率的增大而降低,适用于低速平稳的运行环境。
1.2伺服电机的主要种类及特点1.2.1感应伺服电机感应伺服电机又称为异步电机,具有转子的转速与磁场的同步转速存在差异的特点。
《电液位置伺服控制系统的模糊滑模控制方法研究》篇一一、引言电液位置伺服控制系统在工业自动化、航空航天、船舶导航等多个领域发挥着重要作用。
其核心任务是确保系统能够准确、快速地响应指令,并实现高精度的位置控制。
然而,由于系统内部及外部环境的复杂性,传统的控制方法往往难以满足现代高精度、高稳定性的需求。
为此,本文将探讨电液位置伺服控制系统的模糊滑模控制方法,以提升系统的性能。
二、电液位置伺服控制系统概述电液位置伺服控制系统主要由伺服电机、液压泵、执行机构及反馈装置等组成。
系统通过控制器接收指令,驱动伺服电机,进而控制液压泵的输出,使执行机构实现精确的位置控制。
然而,在实际运行过程中,系统会受到多种因素的影响,如负载变化、环境温度变化等,这些因素都会对系统的性能产生影响。
三、传统控制方法的局限性传统的电液位置伺服控制系统主要采用PID控制、自适应控制等方法。
这些方法在一定的条件下能够取得较好的控制效果,但在面对复杂的系统环境和多变的外部条件时,其控制效果往往不尽如人意。
主要表现为系统响应速度慢、稳定性差、精度低等问题。
因此,有必要对控制方法进行改进和优化。
四、模糊滑模控制方法研究针对传统控制方法的局限性,本文提出了一种基于模糊滑模控制的电液位置伺服控制系统。
该方法将模糊控制和滑模控制相结合,利用模糊控制对系统的不确定性进行估计和补偿,同时利用滑模控制的快速响应和强鲁棒性,提高系统的整体性能。
(一)模糊控制模糊控制是一种基于模糊集合理论的控制方法,能够处理系统中的不确定性和非线性问题。
在电液位置伺服控制系统中,模糊控制通过对系统状态进行模糊化处理,建立模糊规则库,实现对系统不确定性的估计和补偿。
(二)滑模控制滑模控制是一种变结构控制方法,其核心思想是根据系统当前的状态,实时调整控制器结构,使系统在滑动模态下运行。
在电液位置伺服控制系统中,滑模控制能够实现对系统状态的快速响应和强鲁棒性。
(三)模糊滑模控制的实现在电液位置伺服控制系统中,将模糊控制和滑模控制相结合,形成模糊滑模控制器。
本文第二部分采用了一种简单有效的基于起动过程的自整定算法来整定PI控制器参数,并将其应用于永磁交流伺服系统的速度控制,PI控制器参数的自整定机制根据KP和KI在控制器中所起作用的特点采用了不同的整定方法,并分别加以整定。
KP采用了迭代算法,而KI没有采用迭代算法而是采用了模糊算法。
该模糊算法仅根据速度误差来确定控制器参数KI,从而使控制器KI参数随控制对象工作状态的变化而做出适当的调整。
该自整定算法的结构功能框图如图1所示。
图1 自整定PI控制器功能框图本文第三部分给出了一种更为简单的基于转动惯量辨识和查表相结合的自整定算法,该算法不依赖对象模型进行转动惯量辨识。
算法简单易行,易于在单片机或DSP这类微处理器上实现[3]。
模糊自整定技术研究对于电机驱动系统,电流环的动态响应品质除了电流控制器直接作用外,仅与永磁同步电机的定子阻抗、母线电压等伺服系统自身的参数相关,与负载及其转动惯量等外部机械参数无关。
因此,在实际商用的交流伺服控制器中,电流或转矩控制器的参数是不允许用户更改的。
在永磁交流伺服系统PI参数自整定技术的实际应用背景当中,大多数情况仅仅需要在设备运行之前,对交流伺服驱动器的速度环PI参数进行设定,使之满足特定负载惯量下的运行要求。
以下介绍的自整定方法便针对这一情况。
参数KP的自整定方法在永磁同步电动机交流伺服系统的速度环较为常用的控制器多为PI控制器。
由于改变控制器的参数KP和KI对控制效果的影响有相互重叠的部分,因此即使依据速度给定和反馈的误差e和其导数e作为自整定算法的输入量来同时整定参数KP和KI,也很难定位对象输出的变化主要是因为哪个参数不合适所造成的。
因此造成整定效率不高,整定效果不理想等问题。
而引入了速度给定和反馈误差的导数e,又增加了算法的复杂度。
针对这一问题,本节采用了对参数KP和KI分别加以整定的策略。
首先令KI=0,起动电机,KP逐渐变大,直到其稳态速度输出达到速度给定的90%~95%。
液压伺服控制笔记摘要:一、液压伺服控制概述1.液压伺服控制定义2.液压伺服控制系统的基本组成二、液压伺服控制的工作原理1.液压伺服控制的工作原理简述2.液压伺服控制系统的动力部分3.液压伺服控制系统的执行部分4.液压伺服控制系统的反馈部分三、液压伺服控制的应用领域1.工业生产中的应用2.军事领域的应用3.航空航天领域的应用四、液压伺服控制的优缺点分析1.优点2.缺点五、液压伺服控制的发展趋势1.新材料的应用2.智能化的趋势3.节能环保的要求正文:液压伺服控制是一种利用液压传动技术实现自动化控制的技术。
液压伺服控制系统主要由动力部分、执行部分和反馈部分组成。
动力部分主要包括液压泵、液压马达等,执行部分主要包括液压缸、液压马达等,反馈部分主要包括传感器、控制器等。
液压伺服控制系统的工作原理主要是通过控制器根据输入的信号,控制液压泵或液压马达的输出,从而驱动执行部分进行运动,同时通过传感器将执行部分的运动状态反馈给控制器,形成一个闭环控制系统。
液压伺服控制在工业生产、军事和航空航天等领域都有广泛的应用。
在工业生产中,液压伺服控制被广泛应用于机床、机器人等自动化设备中。
在军事领域,液压伺服控制被应用于飞行器、导弹等武器系统中。
在航空航天领域,液压伺服控制被应用于飞行器、卫星等航天器中。
液压伺服控制虽然具有响应速度快、控制精度高等优点,但是也存在能耗大、噪音大等缺点。
因此,未来的液压伺服控制发展趋势将会是节能环保、智能化和应用新材料。
例如,通过应用新型材料可以降低系统的能耗和噪音,通过智能化可以提高控制系统的智能化程度和自适应能力。
总的来说,液压伺服控制是一种应用广泛的自动化控制技术,具有很多优点,但也存在一些缺点。
随着现代工业自动化技术的飞速发展,伺服控制系统在各个领域的应用越来越广泛。
伺服控制系统作为一种高性能、高精度的自动化控制系统,其设计的好坏直接影响到系统的性能和可靠性。
以下是对伺服控制设计的一次总结。
一、设计原则1. 系统稳定性:在设计伺服控制系统时,首先要保证系统的稳定性,避免系统出现自激振荡、超调等现象。
2. 系统响应速度:响应速度是伺服控制系统的重要性能指标之一,提高响应速度可以缩短系统动态过程,提高生产效率。
3. 系统精度:伺服控制系统的主要作用是实现高精度控制,因此在设计过程中要充分考虑系统精度。
4. 系统抗干扰能力:在工业现场,伺服控制系统会面临各种干扰,如电磁干扰、温度干扰等,设计时要提高系统的抗干扰能力。
5. 系统可靠性:提高系统的可靠性,降低故障率,确保系统长期稳定运行。
二、设计方法1. 硬件设计:根据系统需求,选择合适的伺服驱动器、伺服电机、传感器等硬件设备,并合理布局,确保系统性能。
2. 控制算法设计:根据系统特点,选择合适的控制算法,如PID控制、模糊控制、神经网络控制等,并对其进行优化。
3. 软件设计:编写控制程序,实现控制算法,并进行调试和优化,确保系统稳定运行。
4. 系统仿真:利用仿真软件对系统进行仿真,验证系统性能,发现问题并及时解决。
5. 系统测试:在实际运行环境下对系统进行测试,验证系统性能,确保系统满足设计要求。
三、设计要点1. 选择合适的伺服驱动器和伺服电机:根据系统负载、精度等要求,选择合适的伺服驱动器和伺服电机,确保系统性能。
2. 设计合理的控制算法:根据系统特点,选择合适的控制算法,并对其进行优化,提高系统性能。
3. 优化硬件布局:合理布局硬件设备,减少电磁干扰,提高系统稳定性。
4. 软件优化:优化控制程序,提高系统响应速度和精度。
5. 抗干扰设计:在设计过程中,充分考虑抗干扰措施,提高系统抗干扰能力。
四、总结伺服控制系统设计是一项复杂而重要的工作,需要综合考虑系统稳定性、响应速度、精度、抗干扰能力等因素。
进给伺服系统的机械传动结构关键字:机械传动由于进给伺服系统采用伺服电机作为动力驱动元件,有伺服系统可以实现进给速度的自动无级调速,无须机械变速,所以,进给传动链大大缩短。
对直线移动的执行部件,伺服电机通常只经一对传动副(齿轮、齿形同步皮带轮)或直接于丝杠(直线运动转换元件)连接。
缩短传动链极大的提高了传动精度和刚度。
尽管如此,为了保证进给伺服系统的传动性能要求,在机械传动结构设计时,除选较高精度的传动元件外,还必须在结构上减少和消除传动间隙。
一、电机与丝杠的连接结构(1)齿轮传动齿轮传动的作用:改变运动方向、降速、增大扭矩、适应不同丝杠螺距和不同脉冲当量的匹配。
齿轮传动有侧隙,造成反向运动死区,必须设法消除。
双齿轮错齿消隙结构:对直齿轮:将一对齿轮中的大齿轮,分成两个齿轮,套装在一起,两个齿轮的同侧单面上分别均布安装四个带凸耳的螺钉,用弹簧(拉簧)将两螺钉连接起来,通过弹簧的拉力使两齿轮自然错开,这样,两个大齿轮在传动时分别与小齿轮的齿槽的两个侧面始终保持啮合,从而达到消除侧隙的目的。
通过调整弹簧的拉力来满足传动扭矩的要求。
对斜齿轮:将一个斜齿轮分成两个薄齿轮,在两个薄齿轮之间加垫片,改变垫片的厚度,使两薄斜齿轮的螺旋线错位,分别与宽齿轮齿槽的两个侧面啮合,从而消除侧隙。
侧隙消除量Δ与垫片增减量Δt的关系。
可由下式计算:Δt=Δctgβ(2)同步(齿形)带传动同步带传动是由一根内圆周表面设有等间距齿的封闭胶带和相应的带轮所组成的传动。
传动时,同步带和带轮多齿啮合,具有齿轮传动,链传动和带传动的优点。
无相对滑动,传动平稳,均匀,无啮合间隙。
由于胶带中间有金属骨架,弹性伸长很小,具有较好的传动刚度。
是一种好的无隙传动,所以,在伺服进给传动中得到应用。
(3)齿轮或带轮与轴的连接当齿轮或带轮与轴的连接时,也需要消除传动间隙。
采用双键消除间隙:用紧定螺钉在键的侧面顶紧键,使键紧靠键槽,消除间隙,两个键分别传动不同旋转方向。
采用锥环副连接:锥环副由一个带内锥的圆环和一个带外锥的圆环配对组成。
连接时,将若干(一般位2)副锥环副安放在轴和轮孔之间,外锥环的孔与轴、内锥环的外圆与轮孔小间隙配合。
拧紧端盖螺钉,使端盖靠近轮的端面,端盖端面推动内锥环,使内、外锥环相互挤压,这时,外锥环内孔缩小,抱紧轴,内锥环外径胀大,胀紧孔,实现轴与轮的无键联结。
(4)联轴节电机与丝杠直接联结时,使用联轴节。
套筒加锥销联结。
弹性联轴节。
二、滚珠丝杠螺母副(一)滚珠的循环方式外循环:滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离。
制造工艺简单;径向尺寸大,刚度低,易磨损,噪音大。
内循环:滚珠在循环过程中始终与丝杠接触。
结构紧凑,刚性好,定位可靠,不易磨损,摩擦损失小。
结构复杂,制造困难。
(二)滚珠丝杠螺母副的预紧滚珠丝杠螺母副必须预紧才能正常工作。
预紧:消除滚珠与滚道的间隙,保证传动精度;使滚珠与滚道有点接触变成微小面接触,提高传动刚度。
常采用双螺母,使两个螺母产生轴向位移,以消除间隙和施加预紧力。
预紧常有三种结构:1.螺纹消隙结构一个螺母外断为法兰,另以螺母外端为螺纹,上装两个圆螺母,两螺母以平键与螺母座相联,限制螺母的转动。
拧紧圆螺母,就能使两螺母在轴向产生位移,消除间隙和施加预紧力。
结构简单,调整方便;调整精度差。
2.垫片消隙结构两螺母外端都为法兰结构,通过修磨垫片的厚度,使两螺母产生轴向位移,消除间隙和施加预紧力。
结构简单,刚性好,装拆方便;调整麻烦。
3.齿差调隙结构两个螺母的外端制成圆柱外齿轮,其齿数差为一。
两个内齿圈用螺钉和销钉固定在螺母座上。
预紧时,先取出内齿圈,使两个螺母分别在相同方向转过一个或几个齿,这时,两螺母在轴向产生相应的位移,其消隙位移距离s可用下式计算:n----转过的齿数,t----丝杠导程。
Z1,Z2----齿数。
(三)丝杠的预拉伸滚珠丝杠工作时会发热。
发热使丝杠热膨胀,从而加大导程,影响传动和定位精度。
对要求很精密传动的丝杠,需要补偿热膨胀。
丝杠预拉伸就使常用的补偿方法。
在制造时,使丝杠螺纹部分的长度小于公称长度(导程乘螺纹圈数)一个预拉伸量。
预拉伸量略大于热膨胀量。
装配时,通过一定拉伸结构,将丝杠拉长一个预拉伸量,使丝杠螺纹部分到公称长度。
工作时,热膨胀量抵消部分预拉伸量,丝杠拉应力下降,但长度不变。
从而保证螺距精度不受热膨胀的影响。
伺服系统是以机械运动的驱动设备,电机为控制对象,以控制器为核心,以电力电子变换装置为执行机构的电气传动控制系统。
随着数控机床向高速、高精、智能、复合、环保方面发展,对伺服电机提出了“高精度、高效率、高可靠性和专门化”的新要求。
为满足超高精度的数控系统对精度和快速性的要求,需要采用直接驱动技术。
伺服电机如何应对挑战?伺服电机产品现状在运动控制技术迅速发展的今天,信息时代的高新技术流向传统的机械制造工业,引出了深深的变革,出现了全数字式伺服、全闭环式交流伺服、直线电机驱动伺服、网际开放式结构高性能DSP多轴运动控制系统等等,最终的目标都是如何更好地解决机器产业界里所遇到的位置控制和速度控制。
目前我公司的第一代SNMA伺服产品主要是服务机器业界里需要的速度控制这一部分,其技术的发展是向着高精度、低速大扭矩、动态快速响应、宽频调速范围的高性能方向发展,这对伺服驱动系统中的执行器——伺服电机提出了更高的要求,怎样在低速大扭矩的同时又要实现低惯量的快速动态响应,并且解决超高速10000r/min以上带来的振动及使用系数问题。
作为SNMA伺服电机的生产厂家,我们在这些问题上已经积累了一定的经验,能够给客户满意的服务。
伺服控制系统随着应用领域的发展,有两种发展趋势:功能整合化与应用专业化。
功能整合化,主要体现在控制器(驱动器)上。
利用现代控制理论,如最优控制、人工智能、模糊控制、神经元网络等,伺服控制器已由单纯的速度与位置伺服控制,发展成多元素伺服控制,并且兼备PLC及数控系统功能,成为多功能的整合控制系统。
应用专业化,在伺服电机方面体现较明显,多年来,普通型的交流伺服电机应用很广泛,但是一些专用伺服电机开始在市场上显示了其特殊魅力,像罗升目前服务的线性伺服电机和DD伺服电机两种产品系列。
实际上,线性伺服电机和DD伺服电机有一个共同点:高精度直接驱动运动部件,一种是线性运转直驱,一种是回转运转直驱。
他们不像多数普通交流伺服电机那样,需要通过滚珠丝杠或减速箱等媒介,使工作部件完成直线或旋转运转。
因为工作部件(工作台)可以直接安装在其上面,由中间媒介产生的间隙和响应速度问题也不复存在,精度等级自然会提升很多。
在一些精度要求高的应用场合,普通的交流伺服系统与机械系统配合后很难达到精度要求,而线性伺服电机和DD伺服电机不但具有精度优势,而且可以省去许多传动媒介部件,使设计和调试都变得简单,无疑已成为设计师的首选。
目前伺服在中国的发展现状与百家争鸣的春秋战国时代颇为相似。
市场的占有量以日系品牌为主,约50%以上,占据了国内市场的半壁江山。
其次是欧系伺服产品,再者就是中国自产的伺服产品。
这些厂家的伺服产品各有特色:日系伺服进入中国市场较早,产品性能、质量较好,价位较高;而欧系的伺服产品性能和功能最好,价格最高;国产伺服产品在性能和功能方面暂时逊色很多,只能跟在欧美日的后面走,但是具有明显的价格优势。
根据多年的专业经验,李经理预言未来国内伺服的发展有三个方向:第一个方向是伺服的功能最简单实用、价格成本最低,这部分伺服可以适应国内对低成本设备的大量需求及部分步进电机的市场。
第二个方向就是专用伺服领域。
在某些特殊行业中,伺服的用量非常大,如在袜机、绣花机、喷绘机等行业。
由于这些行业只需要伺服的个别功能,因此台达打算以专用伺服打开这部分行业的市场局面。
第三个方向也是以后发展的主要方向,即发展高端、高性能的伺服市场。
随着社会的发展进步,人力资源的成本将会越来越高,随之而变的是,无人操作的高性能自动化控制产品将会逐渐成为伺服产品中的主导力量。
台达对中国市场相当重视,在2007年将推出大马力伺服产品以及客制化马达,容量从3.5kW~15kW,以满足大马力客户的需求;同时推出A2系列,对于通信、网络架构及INDEX部分有明显帮助。
拥有这些“明日之星”产品,既可满足国内尖端客户的需求,又能节省客户的设备成本;更由于系统的有效简化,使系统整合的可靠度得以进一步提升。
这些优点将使客户的工业产值明显增加。
行业应用解决方案交流伺服系统为精密机器提供高速、高精密的运动控制功能。
台达ASDA系列的两种伺服产品线的功率段足以适应国内80%的市场需求。
如台达ASDA-A系列伺服内含运动控制器,即单轴点对点的定位控制;驱动器内含8组位置命令及其相对应的8组移动速度,当使用通信控制时,可动态修改内部位置命令及移动速度而达到无限点位置控制的功能;这个功能为台达所独有,非常适合应用于PCB钻床、SMT、晶片自动输送、IC插装机、纸板运送机驱动、包装系统、来料检验、显微仪、定位控制、折弯机控制等因为使用台达伺服产品,可以为客户省去一个上位机控制器,所以台达在这些行业受到欢迎,市场占有率超过50%以上。
2006年,台达伺服产品在定点移动控制、连续轨迹控制、同步控制方面有很多的成功案例,涉及的行业有PCB钻床、数控车床、铣床、包装机械、纺织机械等。
此外,目前中达电通公司正积极布局市场,搭配数控行业并锁定变动性加工行业,达到完整测试与快速成交的目的;行业群则包括有车床、铣床、雕刻机、放电加工机等。
2006年台达集团推出进阶功能型ASDA-A系列伺服和标准功能型ASDA-B系列伺服,把市场一分为二,全方位满足工业界的需求。
ASDA系列交流伺服控制回路采用高速数字信号处理器(DSP),可以高速、高精确地完成各种控制的运算;结合现代控制理论的成果,应用于交流伺服驱动系统,使得伺服马达的低速运转特性更佳。
再配合增益自动调整、指令平滑功能设计以及软件分析与监控,使得ASDA系列交流伺服真正做到高性能、高响应、高精度、高可靠。
2007年台达计划在ASDA-A原有功率段的基础上加大功率段,对产品线中的大功率段部分进行补充;同时还会继续推出台达高精端的伺服ASDA-A2系列,在软硬件方面新增多种功能。
这样,就使得伺服性能方面得到更加全面的提升。
届时台达伺服将全面满足中国各行业的需求,预计可适应国内99%的市场需求。
数控机床的使用性能在提升,向着高精度、高效率迈进,机床的高速加工对担任动力源的伺服电机同样也提出了高速、高可靠性的要求。
传统意义上的电机随着发展越来越满足不了要求,作为SNMA伺服电机在提高零部件的优化设计与加工精度,有效解决动态快速响应和高速振动的同时,还应在配合驱动器智能化、复合化、环保化方面发展自身的潜力,比如环保方面的高效率,低噪声等。