伺服控制系统PPT课件

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伺服电机控制技术课件

参数设置
根据实际需求，对伺服驱动器的参数进行设置，包括速度环、位置环、电流环等参数的调整。
调试步骤
按照一定的步骤进行伺服驱动器的调试，包括电机参数的识别、控制器参数的调整等。
使用注意事项
在使用过程中，注意保持伺服驱动器的良好散热、定期检查电缆和连接器的完好性等，以确保其正常运行和延长使用寿命。
伺服电机驱动器的接口与连接
01
02
03
数字接口
如EtherCAT、Profinet等，可以实现高速、高精度的数据传输和控制。
模拟接口
如电压、电流模拟输入输出，适用于简单的速度和位置控制。
连接方式
根据不同的接口类型，采用相应的电缆和连接器进行连接，确保信号传输的稳定性和可靠性。
伺服电机驱动器的调试与使用
伺服电机控制技术课件
目录
• 伺服电机概述 • 伺服电机控制系统 • 伺服电机驱动技术 • 伺服电机控制算法 • 伺服电机应用案例
01
CATALOGUE
伺服电机概述
伺服电机的定义与工作原理
伺服电机是指一种能够将输入的电信号转换为机械运动的装置，其工作原理基于电磁感应定律和磁场对电流的作用力。
通常以毫米或微米为统对输入信号的响应速度，通常以毫秒或微秒为单位。
转矩控制精度
转矩控制精度是指伺服电机控制系统能够实现的最小转矩调节步长，通常以牛米或毫牛米为单位。
抗干扰能力
抗干扰能力是指伺服电机控制系统在存在外部干扰的情况下
仍能保持稳定运行的能力。
伺服电机具有响应速度快、控制精度高、稳定性好等优点，广泛应用于各种需要精确控制机械运动的场合。
当电流通过伺服电机内部的线圈时，会产生磁场，该磁场与转子相互作用，产生转矩，从而使转子转动。

《进给伺服系统》课件

进给伺服系统的分类
总结词
进给伺服系统可以根据不同的分类标准进行分类，如按照控制方式、电机类型、反馈方式等。
详细描述
根据不同的分类标准，进给伺服系统可以分为多种类型。按照控制方式，可以分为开环控制和闭环控制；按照电机类型，可以分为直流电机伺服系统和交流电机伺服系统；按照反馈方式，可以分为模拟反馈和数字反馈。此外，还可以根据应用领域、功率大小等进行分类。不同类型的进给伺服系统具有不同的特点和应用范围，选择合适的类型对于实现高精度制造和加工至关重要。
位置检测器通常由传感器和信号处理电路组成。
传感器将物体的位置转换为电信号，信号处理电路将电信号转换为可处理的数字或模拟信号，以便控制器进行处理。
控制器的工作原理
控制器是一种用于控制系统的装置，它根据输入的信号和设定的参数来控制系统的输出。
在进给伺服系统中，控制器根据输入的指令和位置检测器的反馈信号来控制伺服电机的输出，以实现精确的位置控制。
VS
详细描述
智能伺服系统集成了传感器、控制器、执行器等多种技术，能够实现自适应控制、自主学习和自主决策等功能。未来，智能伺服系统将进一步拓展应用领域，提高系统的智能化水平和自适应性，满足不断变化的市场需求。
网络化伺服系统的发展趋势
总结词
网络化伺服系统是实现设备间高效通信和协同工作的关键技术。
机器人
机器人是进给伺服系统的另一个重要应用领域。
机器人的运动轨迹需要精确控制，进给伺服系统能够实现高精度的轨迹跟踪和定位。
在机器人中，进给伺服系统主要用于控制机器人的关节运动和末端执行器的位置。
此外，进给伺服系统还可以提高机器人的稳定性和动态性能，使其能够更好地适应复杂的工作环境。

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：

伺服控制器原理及应用课件

控制器无法启动
可能是由于电源故障、控制信号丢失或内部组件故障等原因。
控制器运行不稳定
可能是由于机械系统振动、控制参数设置不当或电气噪声干扰等原因。
控制器定位精度不高
可能是由于编码器故障、传动系统误差或参数调整不当等原因。
控制器响应速度慢
可能是由于控制算法过于复杂、系统参数设置不当或负载惯量过大等原因。
智能化
伺服控制器正不断集成智能化功能，如自适应控制、预测控制等，以提升系统的自适应性和稳定性。
集成化
伺服控制器正趋向于与其他工业自动化设备集成，形成更高效、一体化的控制系统。
伺服控制器应用领域展望
智能制造
伺服控制器将在智能制造领域发挥重要作用，提升制造过程的自动化和智能化水平。
新能源
伺服控制器在新能源领域，如风能、太阳能等领域的应用将进一步拓展。
总结词
伺服控制器可以根据不同的分类标准进行分类，如按照电机类型、输入信号类型、控制方式等。不同类型的伺服控制器具有不同的特点和应用场景。
详细描述
伺服控制器可以根据电机类型分为直流伺服控制器和交流伺服控制器，也可以根据输入信号类型分为模拟伺服控制器和数字伺服控制器。此外，按照控制方式的不同，伺服控制器可以分为开环控制和闭环控制两种类型。不同类型的伺服控制器具有不同的特点和应用场景，如直流伺服控制器适用于需要快速响应的场合，而交流伺服控制器适用于需要高精度控制的场合。
02
03
对控制器内部散热风扇进行清洁，确保散热良好。
检查电缆连接是否牢固，避免因振动导致松动或断线。
04
对控制器进行周期性维护保养，包括润滑传动部件、清洁电气元件等。
伺服控制器的发展趋势与展望

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。

伺服电机及其控制原理-PPT

开环伺服控制回路
位置控制控制器（ＮＣ装置）
步进驱动器
步进马达
指令脉冲
脉冲马达
１脉冲＝１步进角
例步进角０.３６°的情况１脉冲 → ０.３６°的动作
１０００脉冲 → ３６０°（１圈）
开环伺服控制回路
位置控制控制器（ＮＣ装置）
步进驱动器
步进马达
位置＝脉冲数速度＝脉冲频率
42
问题8：伺服电机过热（电机烧毁）。
原因：1、负载惯性（负荷）太大，增大电机和控制器的容量；2、设备（机械）松动、脱落，重新确认设备（机械）各部件；3、与驱动器接线错误，确认电机和控制器名牌，根据说明书检查是否接线错误。4、电机轴承故障。5、电机故障（接地、缺相等）
43
3.1 伺服控制器概述
伺服驱动器（servo drives）又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。
44
伺服控制器的作用
1、按照定位指令装置输出的脉冲串，对工件进行定位控制。 2、伺服电机锁定功能：当偏差计数器的输出为零时，如果有外力
34
需要我们注意的是：伺服电机实际使用当中，必须了解电
机的型号规格，确认好电机编码器的分辨率，才能选择合适的伺服控制器。
35
松下伺服电机常见故障分析
问题1：对伺服电机进行机械安装时，应该注意什么问题？
由于每台伺服电机都带有编码器，它是一个十分容易碎的精密光学器件，过大的冲击力会使其破坏。因而在安装的过程中要避免对编码器使用过大的冲击力。
开环伺服系统结构简图
数控装置发出脉冲指令，经过脉冲分配和功率放大后，驱动步进电机和传动件的累积误差。因此，开环伺服系统的精度低，一般可达到0.01mm左右，且速度也有一定的限制。

伺服系统三环控制 PPT

AC100 R S T
系统伺服控制部分框图
CPU 板
DRAM
BOOT ROM 引导程序
CPU
G/A CPU 控制
1/2伺服轴卡 SV-RAM
SV-CPU
G/A DPS 控制
FSSBC控制
3/4伺服轴 SV-RAM
SV-CPU
FROM 系统软件伺服软件用户宏
SRAM 系统参数加工程序宏变量
伺服系统三环控制
1. 伺服系统的概要
1.1 伺服系统的概要 1.2 交流伺服电机的结构 1.2 位置反馈元件
1.1 伺服系统的概要
+
指
令
-
CNC
位置误差计数器
D/A 转换器
位置控制模块
位置反馈
位置环
速度控制单元
+
速度
-
反
馈
速度调节器
+
电流
调节器
电流环
速度控制单元
驱动器
速度环
测量与检测
PCA
C1
*PCA
C2
PCB
*PCB
C4
PCZ
C8
1.1 伺服系统的概要
半闭环
全闭环
混合控制
1.2 伺服电机的构成
1 2 3 4 5 6 78 9
10
11
12
1- 电机轴 2-前端盖 3-三相绕组线圈 4-压板 5-定子 6-磁钢 7-后压板 8-动力线插头 9-后端盖 10-反馈插头 11-脉冲编码器 12-电机后盖
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交
1.3 伺服反馈元件
1.3 伺服反馈元件

伺服控制系统

伺服系统的组成
例：仿型铣床随动系统
r(t)为模杆的位移，c(t)是铣刀杆的位移。希望铣刀的运动c(t)完全复现模杆
的运动r(t)。使得加工出来的零件尺寸和模型一样。
e(t) 信号
放大
功率放大
R1
R2
E
r(t)
c(t)
减速器
电动机
模型
零件
r(t)
电
位
_计
调节器
放大器
功率放大
执行电机
减速器
控制器
被控对象
控制器
放大
被控对象
舵机控制系统
θr 主指令信号；θy 舵角信号 e =θr -θy 偏差信号 e = 0 时，达到一致。舵角连续跟踪θr 必须自动克服水流的干扰。
控制器放大
电动机
θy 齿轮
θr 指令
θy
舵轮
❖ 反馈的特点与作用
特点： 1、连续的检测偏差量； 2、回路增益可以较高，使误差很小，
n０理想空载转速，nR 满载转速
5、负载扰动作用下系统的响应负载扰动对系统动态过程的影响是调速系统的重要
技术指标之一衡量抗扰能力一般取大转速降(升)Δnmax与响应时
间tsf来度量
6、元件参数变化的敏感性要求
指控制系统本身各项元件参数的变化所引起的误差。通常如不提出要求，则应包含在系统精度和稳定性要求之内
❖ 控制理论快速发展传递函数、拉普拉斯变换和奈奎斯特稳定理论；根轨迹；现代控制理论
❖ 计算机、大规模集成电路的发展，各元器件趋于数字化、集成化，使现代伺服系统朝着高精度、低噪声的方向发展。
❖ 展望未来，新器件、新理论、新技术必将驱使伺服系统朝“智能化”方向发展，赋予人工智能特性的伺服系统以及智能控制器必将获得广泛应用。

伺服控制及其应用ppt课件

LOS系统
系统组成
有效载荷
可见光、红外、激光
框架平台
2框架、4框架、5框架
伺服系统
电机伺服
图像系统
目标识别、目标跟踪
LOS系统
视轴控制目的
视轴稳定
相对于惯性系隔离运动抵抗扰动多框架
视轴跟踪
目标跟踪捕获与跟踪火控铰链
LOS系统
视轴控制原理
视轴稳定
速度稳定回路单位反馈控制精度40urad
交流电机
异步电机同步电机步进电机无刷电机
特殊电机
直线电机、旋转变压器
系统组成
直流电机
力矩电机
力矩控制低速平稳应用－雷达天线
伺服电机
齿轮减速输出力矩大应用－舵机
系统组成
PWM电机控制
双极性控制
50％占空比低速平稳分辨率低
单极性控制
换向信号分辨率高
空间矢量PWM
反馈控制
反馈通道
前馈控制
前馈补偿、改善动态性
内模控制
模型抵消、提高鲁棒性
系统组成
控制系统组成
被控对象
执行机构、负载
传感器
反馈信号
控制器
模拟控制器、数字控制器
系统组成
被控对象
电机
电能机械能
电磁阀
液压系统
其他
电磁线圈、加热、压电陶瓷
军工
？
系统组成
电机分类
直流电机
力矩电机－直接驱动伺服电机－齿轮减速
LOS系统
旋转变压器
极对数
单级、多级
工作原理
V=A*SIN(Wt) 励磁电源：1KHz、28V
角位置解调
滤波法、鉴相法旋变解调模块

伺服系统的控制方式ppt课件

5
机电一体化技术
运动控制系统安装调试与运行
（a）位置控制的目标
FA设备中的“定位”是指工件或工具（钻头、铣刀）等以合适的速度向着目标位置移动，并高精度地停止在目标位置。这样的控制称为“定位控制”。可以说伺服系统主要用来实现这种“定位控制”的目的。
定位置控制的要求是“始终正确地监视电机的旋转状态”，为了达到此目的而使用检测伺服电机旋转状态的编码器。而且，为了使其具有迅速跟踪指令的能力，伺服电机选用体现电机动力性能的起动转矩大而电机本身惯性小的专用电机。
9
机电一体化技术
运动控制系统安装调试与运行
伺服系统的速度控制特点：可实现“精细、速度范围宽、速度波动小”的运行。
(a) 软起动、软停止功能：可调整加减速运动中的加速度（速度变化率），避免加速、减速时的冲击。 (b) 速度控制范围宽：可进行从微速到高速的宽范围的速度控制。（1：1000～5000左右）速度控制范围内为恒转矩特性。 (c) 速度变化率小：即使负载有变化，也可进行小速度波动的运行。
6
机电一体化技术
运动控制系统安装调试与运行
(b) 位置控制基本特点
伺服系统的位置控制基本特点如下所述。机械的移动量与指令脉冲的总数成正比。机械的速度与指令脉冲串的速度（脉冲频率）成正比。最终在±1个脉冲的范围内定位即完成，此后只要不改变
位置指令，则始终保持在该位置。（伺服锁定功能）
因此，伺服系统中的位置精度由以下各项决定。伺服电机每转1圈机械的移动量伺服电机每转1圈编码器输出的脉冲数机械系统中的间隙（松动）等误差
7
2、速度控制模式
8
机电一体化技术
运动控制系统安装调试与运行
目标速度变化时，也可快速响应。即使负载变化，也可最大限度地缩小与目标速度的差异。能实现在宽广的速度范围内连续运行。

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第6章伺服控制系统
6.2 执行元件
6.2.1 执行元件是能量变换元件，其目的是控制机械执
行机构运动。机电一体化伺服系统要求执行元件具有转动惯量小，输出动力大，便于控制，可靠性高和安装维护简便等特点。根据使用能量的不同，可以将执行元件分为电磁式、液压式和气压式等几种类型，如图6-2所示。
第6章伺服控制系统
片组成,如图6-3所示。
第6章伺服控制系统
N
电刷 n A
换
向B
片
S
磁极电枢导体
磁极
图6-3 直流伺服电动机基本结构
第6章伺服控制系统
3. 直流伺服电动机采用电枢电压控制时的电枢等效电路如图6-4所示。
第6章伺服控制系统
I
a
L a
Ua
Ra

M Ea
Tm
图6-4 路中的电流Ia保持不
变，
Ea=Ua-IaRa (6-1) 式中，Ea是电枢反电动势； Ua是电枢电压；Ia是电枢电流；Ra是电枢电阻。转子在磁场中以角速度ω切割磁力线时，电枢反电动势Ea与角速度ω
Ea=CeΦω (6-2) 式中，Ce是电动势常数，仅与电动机结构有关；Φ
第6章伺服控制系统
3. 响应特性指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度，决定了系统的工作效率。响应速度与许多因素有关，如计算机的运行速度、运动系统的阻尼和质量等。 4. 工作频率通常是指系统允许输入信号的频率范围。当工作频率信号输入时，系统能够按技术要求正常工作；而其它频率信号输入时，系统不能正常工作。
第6章伺服控制系统

O
Ua1
Ua2 Ua3
Td3 Td2 Td1 Tm
图6-5 直流伺服电动机的机械特性
第6章伺服控制系统

Tm1＝ 0
将式（6-4）代入式（6-3）并整理，可得到直流伺服电动机运行特性的一般表达式

Ua
Ce

Ra
CeCm 2
Tm
(6-5)
由此可以得出空载（ Tm＝0，转子惯量忽略不计）和电机启动（ω＝0）时的电机特性:
（1）当Tm＝0时，有
Tm
Td

Cm
Ra
U
a
(6-6)
第6章伺服控制系统
（2）当ω＝0时，
电磁式
执
液压式
行
元
件
气压式
电动机电磁铁及其它
油缸
液压马达气缸气压马达
交流 (AC)伺服电动机直流 (DC)伺服电动机
步进电机其它电机双金属片
形状记忆合金
其它
与材料有关
图6-2 执行元件的种类
压电元件
第6章伺服控制系统
(1)电磁式执行元件能将电能转化成电磁力，并用电磁力驱动执行机构运动，如交流电机、直流电机、力矩电机、步进电机等。
(2)液压式执行元件先将电能变化成液体压力，并用电磁阀控制压力油的流向，从而使液压执行元件驱动执行机构运动。
(3)气压式执行元件与液压式执行元件的原理相同，只是介质由液体改为气体。
第6章伺服控制系统
6.2.2 1. 直流伺服电动机按励磁方式可分为电磁式和永磁
式两种。 2. 直流伺服电动机主要由磁极、电枢、电刷及换向
第6章伺服控制系统
4.被控对象; 5.检测环节; 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。 6.1.2 伺服系统的分类方法很多，常见的分类方法有以下三种。 (1)按被控量参数特性分类。 (2)按驱动元件的类型分类。 (3)按控制原理分类。
第6章伺服控制系统
第6章伺服控制系统
输入指令比较元件
调节
执行
被控
输出量
元件
元件
对象
测量、反馈元件
图6-1 伺服系统组成原理框图
第6章伺服控制系统
1.比较环节; 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; 控制器通常是计算机或PID控制电路，其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.执行环节; 执行环节的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。
Tm
Td

Cm
Ra
U
a
(6-7)
式中，Td称为启动瞬时转矩，其值也与电枢电压成
正比。
如果把角速度 ω 看作是电磁转矩 Tm 的函数，即 ω=f(Tm)，则可得到直流伺服电动机的机械特性表达

0

Ra CeCm
Tm
式中,ω0是常数，0

Ua
Ce
(6-8)
第6章伺服控制系统
第6章伺服控制系统
第6章伺服控制系统
6.1 概述 6.2 执行元件 6.3 电力电子变流技术 6.4 PWM 思考题
第6章伺服控制系统
6.1
6.1.1 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。图6-1给出了伺服系统组成原理框图。
如果把角速度 ω 看作是电枢电压 Ua 的函数，即
ω=f(Ua)，则可得到直流伺服电动机的调节特性表达式

Ua
Ce
kTm
(6-9)
式中,k是常数，k
Ra
CeCm
2
。
根据式(6-8)和式(6-9)，给定不同的Ua值和Tm值，可分别绘出直流伺服电动机的机械特性曲线和调节特性曲线如图6-5、图6-6所示。
6.1.3 1. 伺服系统精度指的是输出量复现输入信号要求的
精确程度，以误差的形式表现，可概括为动态误差、稳态误差和静态误差三个方面组成。
2. 伺服系统的稳定性是指当作用在系统上的干扰消失以后，系统能够恢复到原来稳定状态的能力；或者当给系统一个新的输入指令后，系统达到新的稳定运行状态的能力。
是定子磁场中每极的气隙磁通量。
第6章伺服控制系统
由式（6-1）、式（6-2）
Ua-IaRa=CeΦω
（6-3）
此外，电枢电流切割磁场磁力线所产生的电磁转矩Tm可
由下式表达:
Tm=CmΦIa
则
Tm=CmΦIn
In

Tm
Cm
(6-4)
式中，Cm是转矩常数，仅与电动机结构有关。
第6章伺服控制系统