伺服系统介绍.doc

电液伺服系统电液伺服系统是一种将电气信号转换为液压能量的控制系统。

它通过控制液压阀的开启和关闭来调节液压执行器的工作状态，从而实现对机械装置的精确控制。

本文档将详细介绍电液伺服系统的结构、工作原理、常见问题及解决方案等内容。

一、系统结构1.1 主机部分主机部分是电液伺服系统的核心组成部分，包括电液转换器、伺服阀、传感器等。

其中，电液转换器将电信号转换为液压能量，伺服阀通过控制液压流量来控制液压执行器的运动，传感器用于监测执行器的位置和速度。

1.2 液压执行器液压执行器是电液伺服系统中的重要组成部分，主要包括液压缸和液压马达两种。

液压缸可将液压能量转换为机械能，实现直线运动；液压马达则可将液压能量转换为机械能，实现旋转运动。

1.3 控制部分控制部分由控制器和信号处理器组成，用于接收、处理和传输控制信号。

控制器可根据输入信号的变化调节伺服阀的开启度，从而实现对电液伺服系统的精确控制。

二、工作原理2.1 系统工作流程电液伺服系统的工作流程一般包括输入信号采样、信号处理、控制指令、伺服阀控制和液压执行器动作等步骤。

具体流程如下：（1）输入信号采样：传感器将液压执行器的位置和速度等信息转换为电信号，并传输给信号处理器。

（2）信号处理：信号处理器对输入信号进行滤波、放大等处理，将其转换为控制系统可识别的信号。

（3）控制指令：控制器根据输入信号的变化相应的控制指令。

（4）伺服阀控制：控制器根据控制指令调节伺服阀的开启度，控制液压系统的流量大小。

（5）液压执行器动作：伺服阀的控制信号作用于液压执行器，使其按照要求的位置和速度进行运动。

2.2 系统控制策略电液伺服系统可采用位置控制、速度控制和力控制等不同的控制策略。

其中，位置控制可实现对执行器位置的精确控制；速度控制可实现对执行器速度的精确控制；力控制可实现对执行器施加的力或扭矩的精确控制。

三、常见问题及解决方案3.1 液压系统压力不稳定可能原因：（1）供油系统压力不稳定。

伺服系统工作原理说明嘿，朋友们！今天咱来唠唠伺服系统的工作原理。

你知道吗，伺服系统就像是一个超级厉害的小助手，时刻准备着精准执行任务。

它呀，主要由控制器、伺服电机和传感器这几个关键部分组成。

咱先说说这控制器，它就像是个聪明的指挥官，给伺服电机下达各种精确的指令。

就好比你指挥你的小狗做各种动作，你说坐下它就坐下，你说跑它就跑，这控制器对伺服电机也是这样指挥得妥妥当当。

那伺服电机呢，可别小瞧它，它就是那个能把指令完美执行的大力士。

它能快速地转动，而且转得特别精准，就像个训练有素的运动员，能准确无误地完成各种动作。

还有传感器呀，它就像个细心的监督者，时刻留意着伺服电机的一举一动，然后把这些信息反馈给控制器。

就像你考试的时候，有个监考老师一直盯着你，看你有没有好好答题一样。

你想想看，在很多机器设备里，要是没有这个厉害的伺服系统，那得乱套成啥样啊！比如说在工业生产线上，如果没有它来精确控制机器的动作，那生产出来的东西可能就会大小不一、形状各异，那可不行！再比如那些需要精确移动的机器人，如果没有伺服系统来指挥它们的行动，它们可能就会像没头苍蝇一样乱撞。

这伺服系统就像是给它们装上了一双明亮的眼睛和一双灵活的手，让它们能准确无误地完成各种任务。

而且啊，这伺服系统还特别稳定可靠。

它不会轻易出故障，就像一个可靠的老朋友，一直默默地为你服务。

你不用担心它突然闹脾气不干了，它会一直坚守岗位，为机器的正常运行保驾护航。

总之呢，伺服系统就是这么一个神奇又重要的东西。

它在我们的生活中无处不在，默默地发挥着巨大的作用。

你说，我们是不是应该好好感谢它呀？它让我们的生活变得更加高效、更加精确，让我们享受到了科技带来的便利。

所以呀，大家可别小看了这个小小的伺服系统哦！原创不易，请尊重原创，谢谢!。

第一章伺服系统概述伺服系统是以机械参数为控制对象的自动控制系统。

在伺服系统中，输出量能够自动、快速、准确地跟随输入量的变化，因此又称之为随动系统或自动跟踪系统。

机械参数主要包括位移、角度、力、转矩、速度和加速度。

近年来，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、材料技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步提高，伺服技术已迎来了新的发展机遇，伺服系统由传统的步进伺服、直流伺服发展到以永磁同步电机、感应电机为伺服电机的新一代交流伺服系统。

目前，伺服控制系统不仅在工农业生产以及日常生活中得到了广泛的应用，而且在许多高科技领域，如激光加工、机器人、数控机床、大规模集成电路制造、办公自动化设备、卫星姿态控制、雷达和各种军用武器随动系统、柔性制造系统以及自动化生产线等领域中的应用也迅速发展。

1.1伺服系统的基本概念1.1.1伺服系统的定义“伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作，即控制信号到来之前，被控对象时静止不动的；接收到控制信号后，被控对象则按要求动作；控制信号消失之后，被控对象应自行停止。

伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵活方便的控制。

1.1.2伺服系统的组成伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。

它由检测部分、误差放大部分、部分及被控对象组成。

1.1.3伺服系统性能的基本要求1）精度高。

伺服系统的精度是指输出量能复现出输入量的精确程度。

2）稳定性好。

稳定是指系统在给定输入或外界干扰的作用下，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。

3）快速响应。

响应速度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。

5）低速大转矩。

在伺服控制系统中，通常要求在低速时为恒转矩控制，电机能够提供较大的输出转矩；在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率。

什么是伺服系统伺服系统是一种控制机械系统运动的技术，它通过传感器对输出信号进行反馈控制，实现精确的位置、速度和力控制。

伺服系统广泛应用于工业生产和自动化领域，提高了生产效率和产品质量。

一、伺服系统的工作原理伺服系统主要由伺服驱动器、伺服电机和反馈传感器组成。

伺服驱动器负责接收和处理控制信号，将信号转换为合适的电压或电流输出，驱动伺服电机运动。

而伺服电机作为执行器，根据伺服驱动器提供的控制信号，输出相应的运动。

反馈传感器则监测伺服电机的运动状态，将监测到的位置、速度或力信号返回给伺服驱动器，驱动器通过与设定值的比较，调整输出信号，实现对运动状态的精确控制。

二、伺服系统的特点1. 高精度：伺服系统能够实现微小运动的精确控制，可实时监测和调整输出信号，适用于对运动精度要求较高的场景。

2. 高响应性：伺服系统的反馈传感器能够实时监测电机的运动状态，并将信息传递给伺服驱动器，驱动器通过处理反馈信号，及时调整输出信号，使系统能够快速响应各种指令。

3. 多功能：伺服系统可通过调整控制参数，实现对位置、速度和力的精确控制，适用于不同的工业应用。

4. 稳定性好：伺服系统通过反馈控制，能够实时调整输出信号，使系统保持稳定运行。

5. 适应性强：伺服系统可根据不同的工作负载，调整输出信号，适应不同工况的需求。

三、伺服系统的应用1. 工业机械：伺服系统广泛应用于机床、激光切割机、注塑机等工业机械设备中，实现对加工精度和速度的要求。

2. 机器人技术：伺服系统在机器人技术中发挥重要作用，通过对关节运动的精确控制，实现机器人的灵活运动和高精度定位。

3. 自动化生产线：伺服系统可应用于自动化生产线中，控制工件输送、装配等过程，提高生产效率和产品质量。

4. 医疗设备：伺服系统在医疗设备中广泛使用，如手术机械臂、电动床等，实现对患者的精确控制和操作。

5. 航空航天：伺服系统应用于航空航天领域，控制飞机和航天器的各个部件的运动，确保航行安全和舒适。

什么叫做伺服系统伺服驱动系统（Servo System）简称伺服系统，是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，例如数控机床等。

使用在伺服系统中的驱动电机要求具有响应速度快、定位准确、转动惯量（使用在机电系统中的伺服电机的转动惯量较大，为了能够和丝杠等机械部件直接相连。

伺服电机有一种专门的小惯量电机，为了得到极高的响应速度。

但这类电机的过载能力低，当使用在进给伺服系统中时，必须加减速装置。

转动惯量反映了系统的加速度特性，在选择伺服电机时，系统的转动惯量不能大于电机转动惯量的3倍。

）较大等特点，这类专用的电机称为伺服电机。

当然，其基本工作原理和普通的交直流电机没有什么不同。

该类电机的专用驱动单元称为伺服驱动单元，有时简称为伺服，一般其内部包括电流、速度和/或位置闭环。

我接触伺服电机的时间只有十来天，下面是我收集的基础的知识，希望对出学者有帮助：问：控制方式中的"位置","速度","转矩"有什么分别？答：位置"、"速度"、"转矩"是伺服系统由外到内的三个闭环控制方式。

位置控制方式有伺服完成所有的三个闭环的控制，计算机只需要发送脉冲串给伺服单元即可，计算机一侧不需要完成PID控制算法；使用速度控制方式时，伺服完成速度和扭矩（电流）两个闭环的控制，计算机需要发送模拟量给伺服单元，计算机一侧需要完成PID位置控制算法，然后通过D/A输出；一般来讲，我们的需要位置控制的系统，既可以使用伺服的位置控制方式，也可以使用速度控制方式，只是上位机的处理不同。

另外，有人认为位置控制方式容易受到干扰。

扭矩控制方式是伺服系统只进行扭矩的闭环控制，即电流控制，上位机的算法也简单，只需要发送给伺服单元一个目标扭矩值，是一个模拟量。

多用在单一的扭矩控制场合，比如在印刷机系统中，一个电机用速度或位置控制方式，用来确定印刷位置，另一个电机用作扭矩控制方式，用来形成恒定的张力。

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。

伺服系统总结伺服系统是一种控制系统，由电机和驱动器组成。

它可以将机械运动与电子控制相结合，实现精确的位置、速度和力控制。

本文将对伺服系统的电机和驱动器进行详细总结。

电机是伺服系统的核心组件，它将电能转化为机械能，驱动机械执行器实现各种运动。

常见的伺服电机有直流无刷电机（BLDC）、步进电机、交流伺服电机等。

不同类型的电机适用于不同的应用场景。

直流无刷电机（BLDC）是一种先进的伺服电机，具有高效、高速、高扭矩和低维护成本的特点。

它通过电子换向器实现自动换向，不需要传统的机械换向器，使得其运行更加平稳和可靠。

BLDC电机的控制方式一般有开环控制和闭环控制两种。

开环控制是指根据电机的电压、电流和转速等参数进行控制，适用于一些简单的应用场景。

闭环控制是在开环控制的基础上加入编码器或传感器，实时监测电机的位置和速度，并进行反馈调整，以实现更精确的控制。

闭环控制广泛应用于需要高精度位置和速度控制的场合，如机床、印刷设备等。

步进电机是一种常见的伺服电机，其工作原理是根据电机的步进角度进行控制。

步进电机的控制方式有全步进和半步进两种。

全步进是每次给电机施加一个步进脉冲，使电机转动一个步进角度。

半步进是在全步进的基础上，通过控制电流的大小和方向，使电机转动一半的角度。

步进电机的优点是结构简单、控制方便，缺点是转速较低，不能实现高速和高精度的运动。

交流伺服电机是一种高性能的伺服电机，具有响应快、精度高和可靠性强的特点。

它通过电子控制器对电机供电进行频率、幅值和相位的调节，从而实现位置和速度的精确控制。

交流伺服电机适用于要求高速和高精度的应用，如机器人、自动化设备等。

驱动器是伺服系统的另一个重要组成部分，它接受来自控制器的信号，并将信号转化为电流或电压，驱动电机实现相应的运动。

驱动器的功能主要包括电源转换、信号放大、电流控制和保护等。

不同类型的电机需要不同的驱动器来实现最佳性能。

在选择驱动器时，需要考虑的因素包括电压和电流的要求、控制方式、保护功能和对外部环境的适应性。

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。

伺服系统2.1 什么是控制系统通过执行规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合，称为控制系统。

如室内温度、湿度控制，电机的转速控制，工业上的液位控制、压力控制等手动控制（Manual Control）自动控制（Automatic Control)2.2 什么是自动控制系统自动控制是在没有人的直接干预下，利用物理装置对生产设备和工艺过程进行合理的控制，使被控制的物理量按照预定的规律变化的过程。

通过控制装置执行规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合，称为自动控制系统。

2.3 自动控制系统的常用术语在自动控制系统中，被控制的设备或过程称为被控对象（或对象）；被控制的物理量称为被控量（或输出量）；决定被控量的物理量称为控制量或给定量；妨碍控制量对被控量进行正常控制的所有因素称为扰动量。

给定量和扰动量都是自动控制系统的输入量。

扰动量按其来源分内部扰动和外部扰动。

2.4 自动控制系统的两种外作用1、有效输入信号（简称输入信号）输入信号决定系统被控量的变化规律或代表期望值，并作用于系统的输入端。

2、有害干扰信号（简称干扰信号）干扰信号是系统所不希望而又不可避免的外作用信号，它不但可以作用于系统的任何部位，而且可能不止一个。

由于它会影响输入信号对系统被控量的有效控制，严重时必须加以抑制或补偿。

3.1 开环控制和闭环控制以恒温箱为例以书上晶闸管调速系统为例3.1 开环控制和闭环控制开环控制系统（Open-loop Control System)是指系统的输出端和输入端不存在反馈关系，系统的输出量对控制作用不发生影响的系统。

这种系统既不需要对输出量进行测量，也不需要将输出量反馈到输入端与输入量进行比较，控制装置与被控对象之间只有顺向作用，没有反向联系。

闭环控制系统（Close-loop Control System)系统的控制装置和被控对象不仅有顺向作用，而且输出端和输入端之间存在反馈关系，所以称为闭环控制系统，闭环控制系统就是反馈控制系统。

工业快速门伺服控制系统使用说明书目录一、序言。

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3二、交货检查。

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.3三、标准规格。

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.4 1。

电机规格。

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电控规格.......。

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4四、产品操作..。

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5五、产品保养。

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6六、产品尺寸。

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6七、系统操作。

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.7八、故障代码说明。

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伺服系统的概念伺服系统是一种反馈控制系统,以指令脉冲为输入给定值,与输出量进行比较,利用偏差值对系统进行自动调节,以消除误差,使输出量紧密跟踪给定值.cnc装置放大转换速度控制伺服电机工作台检测单元51. 伺服系统的概念(续)伺服系统一般由驱动控制单元,驱动元件,机械传动部件,执行件和检测反馈环节等组成.伺服控制系统与一般机床进给系统有着本质的区别:进给系统的作用在于保证切削过程能够继续进行,不能控制执行件的位移和轨迹;伺服系统将指令信息加以转换和放大,不仅能控制执行件的速度,方向,而且能精确控制其位置,以及几个执行件按一定的运动规律合成的轨迹.伺服系统的性能直接关系到数控机床执行部件的静态和动态特性,工作精度,负载能力,响应快慢和稳定程度等.62. 数控机床对伺服系统的要求调速范围宽调速范围是指最高进给速度和最低进给速度之比.由于加工所用的刀具,被加工零件材质以及零件加工要求的变化范围很广,为了保证在所有的加工情况下都能得到最佳的切削条件和加工质量,要求进给速度能在很大的范围内变化,即有很大的调速范围.同时要求在调速范围内,速度均匀,稳定,低速时无爬行,在零速时伺服电机处于电磁锁住状态,以保证定位精度不变.72. 数控机床对伺服系统的要求(续)精度高数控机床是按预定的程序自动进行加工的,不可能像普通机床那样用手动操作来调整和补偿各种因素对加工精度的影响,故要求数控机床的实际位移和指令位移之差要小.现代数控机床的位移精度一般为0.01-0.001mm,甚至可高达0.1 m.以保证加工质量的一致性,保证复杂曲线,曲面零件的加工精度.82. 数控机床对伺服系统的要求(续)响应快要求伺服系统跟踪指令信号的响应要快,即灵敏度要高,达到最大稳定速度的时间要短,这种过渡过程一般都在200ms以内,甚至几十毫秒,即过渡过程的前沿要陡,斜率要大.响应的快慢反映了系统跟踪精度的高低,且直接影响轮廓加工精度的高低和加工表面质量的好坏.92. 数控机床对伺服系统的要求(续)低速大扭矩数控机床的进给系统常在相对较低的速度下进行切削,故要求伺服系统能够输出大的转矩.普通加工直径400mm的车床,纵向和横向的驱动力矩都在10n.m以上.为此数控机床的进给传动链应尽量短,传动的摩擦系数尽量小,并减少间隙,提高刚度,减少惯量,提高效率.第二节伺服系统的驱动元件111. 对伺服驱动元件的要求驱动元件(即伺服电机)是伺服系统的关键部件,它接受控制系统发来的进给指令信号,并将其转变为角位移或直线位移,以驱动数控机床的进给部件实现所要求的运动.而这种运动要能进,能退,能快,能慢,既精确又灵敏.它应满足下列要求:调速范围宽精度高电机的负载特性好电机的结构简单2. 直流伺服电机2.1 直流电机的工作原理直流伺服电机与一般直流电机的工作原理完全相同,他励直流电机转子上的载流导体(即电枢绕组),在定子磁场中受到电磁转矩m的作用,使电机转子旋转.frfufiaraiu+电磁转矩:atikm=式中:)电机的转矩系数(φ= mttckk电机电枢电流ai电枢转动后,因导体切割磁力线而产生反电动势,其值为:nkeea=电势系数电枢的转速2. 直流伺服电机(续)作用在电枢的电压u应等于反电势与电枢电压降之和,即frfufiaraiu+aaarieu+=电枢电阻上式就是电机的电压平衡方程式,且eaakriun=改变电机转速有三种方法:(1)改变电枢电压u;(2)改变磁通量φ(即改变ke的值),改变激磁回路的电阻rf以改变激磁电流if,可以达到改变磁通量的目的;(3)在电枢回路中串联调节电阻.2.2 直流电机的静态特性frfufiaraiau+atmikt φ =式中:电枢回路的电压平衡方程式为:直流电机的工作原理建立在电磁定律基础上,即直流切割磁力线产生电磁转矩,电磁力的大小正比于电机中气隙的磁场.电磁转矩表示为-电磁转矩.-电枢电流;磁场磁通;转矩系数;mattik φaaaaeriu+=式中:-电枢上的外加电压.电枢反电势;电枢电阻;aaauer 2.2 直流电机的静态特性(续)frfufiaraiu+ω φ =eake式中:由以上各式可得:电枢反电势与转速之间的关系为:电机转速(角速度);电势系数; ωekmteaeatkkrkuφ φ=ω2此式表示电机转速与电磁力矩的关系,称为机械特性,即静态特性.稳定运行时,电磁转矩与所带负载转矩相等.当负载转矩为零时,电磁转矩也为零,这时可得:φ =ωeaku0理想空载转速当电机带动某一负载tl时,电机转速与理想空载转速ω0会有一个差值ω, ω表明了机械特性的硬度, ω越小,机械特性越硬.2.3 直流电机的动态特性dtdjttlmω= 在数控机床的进给伺服系统中,电机经常处于过渡过程工作状态,其动态特性直接影响生产率,加工精度和表面质量.永磁直流电机有着优良的动态品质.直流电机的力矩平衡方程式为:时间.-惯量;-电机转子上总的转动电机转子的角速度;转矩;折算到电机轴上的负载电机电磁转矩;式中,t jttlm ω 该式表明动态过程中,电机由直流电能转换来的电磁转矩tm克服负载转矩后,其剩余部分用来克服机械惯量而产生加速度,以使电机由一种稳定状态过渡到另一种稳定状态.17直流电机示例18上次课内容回顾介绍了开放式数控系统的实现技术;介绍了伺服系统的概念;介绍了数控机床对伺服系统的要求;介绍了直流伺服电机的工作原理;2005-06-07第15周193. 交流伺服电机直流伺服电机具有良好的调速性能,但直流电机的电刷和换向器易磨损,需要经常维护,而且换向器换向时会产生火花,使电机的转速和应用环境受到限制.交流电机则没有上述缺点,且转子惯量比直流电机小,动态响应更好.一般在同样的体积下,交流电机的输出功率可比直流电机提高10%-70%.同时,交流电机的容量可比直流电机大些,电压和转速也更高.在数控机床上主要应用的是永磁式交流伺服电机.203.1 交流伺服电机的调速方法交流伺服电机的调速采用变频调速的方法,即改变电源的频率f.交流伺服电机变频调速的关键问题是要获得变频,调压的交流电源.变频调压常用交流-直流-交流方法.即将工频交流电整流成直流电,再将直流逆变为频率可调的交流电.21交流伺服电机示例224. 直线电机将旋转电机沿径向剖开后,拉直展开便形成了直线电机.它省去了联轴器,滚珠丝杠螺母副等传动环节,直接驱动工作台移动.目前应用较多的是交流直线电机(永磁同步和感应异步式两种),原来的定子称为"初级",原来的转子称为"次级".将"初级"和"次级"分别安装在机床的运动部件和固定部件上,初级的三项绕组通电时即可实现部件间的相对运动.23直线电机示例245. 步进电机步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械角位移的机电执行元件.步进电机的转子上无绕组,且均匀分布若干个齿,定子上有激磁绕组.当输给激磁绕组一个电脉冲时,转子就转过一个相应的角度,称为步距角.步进电机的角位移和输入脉冲的个数严格成正比,在时间上与输入脉冲同步.步进...。

伺服系统的组成和原理伺服系统是一种控制系统，用于控制机械系统或过程的运动和位置。

它通常由四个主要组成部分组成：传感器、执行器、控制器和电源。

1.传感器：传感器用于检测机械系统的位置和运动。

常见的传感器包括编码器、位置传感器和加速度传感器。

编码器用于测量转动运动的角度和速度，位置传感器用于测量直线运动的位置和速度，而加速度传感器则用于测量加速度。

2.执行器：执行器是伺服系统中的执行元件，用于实际控制机械系统的运动。

最常见的执行器是伺服电机，它由电动机和驱动器组成。

电动机将电能转化为机械能，而驱动器控制电动机的速度和位置。

3.控制器：控制器是伺服系统的“大脑”，用于处理传感器提供的反馈信号，并根据预设的控制算法生成相应的控制信号。

控制器通常使用微处理器或数字信号处理器来执行这些计算。

控制器还可以根据需要进行参数调整和系统校准。

4.电源：伺服系统需要稳定和可靠的电源来提供所需的电能。

电池、直流电源或交流电源都可以作为伺服系统的电源。

1.传感器通过测量机械系统的位置和运动并将其转换为电信号。

2.传感器的信号输入到控制器，在控制器中进行计算和处理。

控制器根据预设的控制算法，比较实际位置和期望位置之间的差异。

如果差异较大，控制器发出控制信号以调整机械系统的运动。

3.控制信号通过驱动器送至执行器。

驱动器根据控制信号控制伺服电机的速度和位置。

驱动器通常与电机直接连接，将电机转子的转动运动转换为线性或旋转的机械运动。

4.机械系统根据电机的控制运动。

反馈传感器不断监测机械系统的位置和运动，并将其反馈给控制器。

5.控制器使用反馈信号重新计算控制信号，并不断对机械系统进行调整，以使实际位置尽可能接近期望位置。

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。

什么是伺服系统？伺服系统的工作原理
伺服其实就是一种自动控制系统，其输出被控量始终伴随给定值的变化而变化。

对于已经了解了伺服电缆和伺服电机的我们来说，要了解伺服电机电缆还需要了解最为关键的伺服及伺服系统这两个重要概念。

伺服作为一种自动控制系统，其输出控制量包括了是物体位置、方位以及状态等。

一般情况下，它的任务无非是根据要求，放大、变换或者调控功率，从而能够更加灵活地实现对驱动装置所输出量的控制。

伺服是希腊语中的其实是“奴隶”之意，这就表示，伺服机构在创立之初，本来就是用于满足人们需求的一种工具，一切都是为了使人们的工作能够更加得心应手。

所以伺服机构总是按控制信号所作出的要求来进行相关动作。

一旦没有了控制的讯号，它就会选择静止不动，直到控制讯号再次传达过来。

后来，人们根据伺服机构的特性，又得出了“伺服系统”的概念。

伺服系统也就是随动系统，是一种反馈控制系统，用于精确地跟随着或者是复现出某个过程。

伺服系统中的被控制量，也就是系统的输出量，一般专指机械位移或者加速度和位移速度，是针对这些的反馈系统。

而它的作用在于使输出的转角或机械位移能够有效而准确地跟踪输入的转角或机械位移。

伺服系统在结构组成上，跟其他形式的一些反馈控制系统相比，并没有什么根本上的区别。

另外，伺服系统的作用也十分明确，主要是用来以小功率信号来控制大功率的负载、在无机械连接时由输入轴来控制远处的输出轴，以及使得输出的机械位移能够精确地对电信号进行跟踪，例如指示仪表就是这样。

伺服系统的分类和特点一、引言伺服系统，作为现代工业自动化的重要组成部分，其性能和特点在很大程度上决定了整个系统的性能和稳定性。

伺服系统能够根据输入的指令信号，自动、快速、准确地控制执行机构的位移、速度和加速度，实现对目标值的精确跟踪。

本文将对伺服系统的分类和特点进行详细的阐述，以便更好地理解和应用伺服系统。

二、伺服系统的分类伺服系统可以根据工作原理和应用领域进行分类。

1.根据工作原理分类根据工作原理，伺服系统可以分为电气伺服系统和液压伺服系统两大类。

其中，电气伺服系统又可以分为直流伺服系统和交流伺服系统。

（1）直流伺服系统：直流伺服电机由定子、转子、电刷和换向器等部分组成。

其工作原理是当电流通过励磁绕组和电枢绕组时，产生磁场，驱动转子旋转。

直流伺服电机具有调速范围广、低速性能好、响应速度快等优点，但同时也存在维护成本高、易磨损等缺点。

（2）交流伺服系统：交流伺服电机由定子、转子和编码器等部分组成。

其工作原理是通过控制电机的输入电压或电流，改变电机的旋转速度和方向。

交流伺服电机具有效率高、可靠性高、维护成本低等优点，但同时也存在调速范围较窄、低速性能较差等缺点。

2.根据应用领域分类根据应用领域，伺服系统可以分为工业伺服系统和航空伺服系统两大类。

（1）工业伺服系统：工业伺服系统主要用于工业自动化生产线、数控机床、包装机械等领域。

其特点是要求精度高、稳定性好、可靠性高、响应速度快等。

常见的工业伺服系统有电机驱动控制系统、气压传动控制系统和液压传动控制系统等。

（2）航空伺服系统：航空伺服系统主要用于航空器自动驾驶系统、雷达天线控制系统等领域。

其特点是要求精度高、可靠性极高、响应速度快、抗干扰能力强等。

常见的航空伺服系统有舵机控制系统、燃油控制系统等。

三、伺服系统的特点1.精度高：伺服系统的输出量能够精确地跟踪输入指令信号，从而实现高精度的位置控制和速度控制。

2.快速响应：伺服系统具有快速的动态响应特性，能够迅速跟踪输入信号的变化，保证系统的稳定性和动态性能。

伺服系统论文引言伺服系统作为工业自动化的重要组成部分，在现代生产中扮演着至关重要的角色。

伺服系统通过控制电机的运动来实现对机械装置的精确驱动和定位。

本文将从伺服系统的基本原理、应用领域以及未来发展方向等方面进行阐述。

一、伺服系统基本原理伺服系统由电机、编码器、控制器等组成。

电机作为动力源，通过控制器接收信号并通过编码器反馈实时位置信息，以实现对电机的精确控制和位置反馈。

伺服系统的基本原理是通过反馈控制的闭环系统，将设定值和反馈值进行比较，利用控制算法计算出控制信号，调节电机的运动，使得实际位置尽量接近设定位置。

控制信号通过控制器输出到驱动电路，控制电机的转速和位置，实现精确驱动和定位。

二、伺服系统的应用领域伺服系统广泛应用于工业自动化领域，以下是几个典型的应用领域：1. 机床伺服系统在机床上的应用非常广泛。

通过控制电机的转速和位置，伺服系统可以实现高精度的切削和加工，提高机床的加工质量和效率。

2. 机器人机器人是伺服系统的重要应用之一。

通过控制机器人的关节和末端执行器，伺服系统能够实现精确的运动和灵活的操作，广泛应用于工业自动化、医疗、服务机器人等领域。

3. 飞行器在无人飞行器和航空航天领域，伺服系统也扮演着重要角色。

通过控制电机的转速和位置，伺服系统能够实现飞行器的精确姿态控制和飞行轨迹规划，提高飞行器的稳定性和安全性。

三、伺服系统的未来发展方向随着科技的不断进步和行业的发展，伺服系统也面临着新的挑战和发展方向。

1. 高性能控制算法伺服系统的性能主要依赖于控制算法的优化。

未来的发展方向是研究和设计更加高效、高精度的控制算法，提高伺服系统的响应速度和定位精度，以适应更加复杂和高要求的应用场景。

2. 多轴联动控制随着机械装置的复杂化和工艺的发展，多轴联动控制将成为伺服系统的趋势。

通过多轴联动控制，实现多个电机的协同工作，提高工作效率和生产能力。

3. 无线通信与网络化未来的伺服系统将更加注重无线通信和网络化的应用。

1.什么叫伺服系统？它主要的研究内容是什么？伺服系统是指以被驱动机械物体的位置、方位、姿态为被控制量，使之能随指令值的任意变化进行追踪的控制系统。

伺服控制系统可以认为是随动控制系统，既可以是转速的随动控制，也可以是位置的随动控制。

在广义的角度上看，电动机的调速系统也可以认为是伺服控制的一种，只不过在调速系统中，强调的被调量是电动机的转速，更加有效地实现功率变换。

2.伺服系统的作用是什么？忠实跟踪给定信号，即按控制器发出的控制命令而动作，并产生足够的力或力矩，使被驱动的机械获得期望的运动速度和位姿。

（1）其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。

3.伺服系统的有哪几部分组成？传感器：感知系统内部和外部的状态，向信息处理器提供内部和外部的有关信息。

信息处理器：完成信息的转换、加工处理、传输，进行整个产品的控制和管理。

驱动装置：对功率实行处理，进行放大、变换和调控，以便获得适当功率推动机构运动。

机构-结构：接受执行器输出的力、力矩或功率产生机构运动，完成最终目标。

结构部分把各组成部分联成一体，起支持与定位作用。

能源：主要作用是给机械运动提供足够的动力，同时也向传感器、信息处理器提供所需的能量。

伺服电机（M）驱动信号控制转换电路电力电子驱动放大模块电流调解单元，速度调解单元检测装置4.对伺服系统的基本要求是什么？(1)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到达新的或者回复到原有平衡状态。

(2)精度高：伺服系统的精度是指输出量能跟随输入量的精确程度。

作为精密加工的数控机床，要求的定位精度或轮廓加工精度通常都比较高，允许的偏差一般都在 0.01～0.00lmm之间。

(3)快速响应性好：快速响应性是伺服系统动态品质的标志之一，即要求跟踪指令信号的响应要快，一方面要求过渡过程时间短，一般在200ms以内，甚至小于几十毫秒；另一方面，为满足超调要求，要求过渡过程的前沿陡，即上升率要大。

1．交流伺服电机组成：励磁绕组/控制绕组：两绕组相差90度励磁绕组：励磁电压控制绕组：控制电压2．交流伺服电机控制模式：速度模式、位置模式、转矩模式3．控制方式：幅值控制：保持控制电压和励磁电压之间的相位角差β为90，仅仅改变控制电压的幅值，这种控制方式叫幅值控制。

相位控制：保持控制电压的幅值不变，仅仅改变控制电压与励磁电压的相位差β，这种控制方式叫相位控制。

幅值相位控制：在励磁电路中联移相电容，改变控制电压的幅值以引起励磁电压的幅值及其相对于控制电压的相位差发生变化，这种控制方式，叫幅值相位控制(或电容控制）。

4．直流伺服电动机与普通直流电动机基本一样，也是由：1、磁极（定子）2、电枢（转子）、3、电刷4、换向器定子磁极用于产生磁场。

5．直流伺服电机：直流伺服电动机具有起动转矩大、调速范围宽、机械特性和调节特性线性度好、控制方便等优点，被广泛应用在闭环或半闭环控制的伺服系统中。

6．直流伺服电机的分类：按结构分：永磁式、电磁式按励磁分：他励、并励、串励、复励7．直流伺服电机结构与普通电机的区别有三点：（1）转子是光滑无槽的铁芯，用绝缘粘合剂直接把线圈帖在铁心表面上。

（2）转子长而且直径小，这是为了减少转动惯量。

（3）定子结构采用图所示方形，提高了励磁线圈放置的有效面积．但由于无槽结构．气隙较大，励磁和线圈匝数较大，故损耗大，发热厉害，为此采取措施是在极间安放船型挡风板，增加风压，使之带走较多的热量。

而线圈外不包扎形成赤裸线圈。

8．直流伺服电机（1）、能量转换部分直流伺服电机的能量转换部分的结构和工作原理与普通小型直流电动机基本相同。

它的励磁绕组和电枢绕组分别由两个独立电源供电。

通常采用电枢控制，就是励磁电压U f 一定，建立的磁通量Φ也是定值，而将控制电压Uc加在电枢上。

（2）、编码器部分用于返馈电动机转动的角度量。

9．直流伺服电机的速度控制方式：(1)电枢电压控制（恒转矩调速方式）----在定子磁场不变的情况下，通过改变施加在电枢绕组两端的电压来改变电动机的转速，由于负载和定子磁场均不变，电枢电流可以达到额定值，相应的输出转矩也可以达到额定值，由电机学可知，这种调速方式称为恒转矩调速方式。

伺服系统总结伺服系统是一种能够控制位置、速度和力矩的自动控制系统。

它由电机和驱动器组成，通过传感器和控制器来实现精准的运动控制。

本文将对伺服系统的电机和驱动器进行详细的介绍和总结。

首先，我们来看一下伺服系统中的电机。

电机是伺服系统的核心部件，它负责将电能转换为机械能，并通过转子的旋转来驱动负载。

伺服系统常用的电机类型包括直流电机、交流电机和步进电机。

直流电机是伺服系统常用的一种电机类型，它具有结构简单、响应速度快、控制精度高等优点。

直流电机的转速和扭矩可以通过调节电源电压和极性来控制，其转速和位置可以通过编码器等传感器进行反馈控制。

交流电机是另一种常用的电机类型，它具有结构紧凑、维护方便等特点。

交流电机的转速和扭矩可以通过调节电源频率和电压来控制。

在伺服系统中，交流电机常常使用伺服电调器来实现精准的电流控制和位置控制。

步进电机是一种相对简单、易于控制的电机类型，它可以通过控制脉冲信号来实现精准的旋转角度控制。

步进电机适用于低速和高扭矩的应用场景，例如打印机、数控机床等。

接下来，我们将介绍伺服系统的驱动器。

驱动器是负责控制电机的运动和力矩输出的关键设备。

它根据来自控制器的命令，将电机的运动需求转化为相应的电流、电压和功率输出。

伺服系统常用的驱动器类型包括电流型驱动器、速度环控制器和位置环控制器。

电流型驱动器通过控制电流来控制电机的扭矩输出，能够实现较高的力矩响应和动态性能。

速度环控制器通过控制电机的转速来实现速度控制，可以实现较高的运动精度和平稳性。

位置环控制器通过控制电机的位置来实现位置控制，可以实现更高的控制精度和稳定性。

此外，现代伺服系统还广泛应用了数字信号处理器（DSP）和嵌入式系统技术。

DSP可以实现对控制算法的优化和实时运算，提高系统的运动控制性能。

嵌入式系统技术使得伺服系统具有更高的集成度和灵活性，可以实现复杂的运动轨迹规划和多轴协同控制。

总结起来，伺服系统是一种能够实现精确控制的自动控制系统，它由电机和驱动器组成。