4伺服传动技术-文档资料

累积误差—— 是指转子从任意位置开始，经过任意步后，转子的实际转角
与理论转角之间的最大值。电动机转一周，其积累误差应为零， 在一周内积累误差可大可小，可正可负。
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数控技术
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2 .步进电动机伺服系统
2.4 最大静转矩 T max与起动转矩T q
1)最大静转矩Tmax 当定子一相绕组通电时，转子在-Л 到Л 之间任何一个位置
A→AC→C→CB→B→BA→A→…..S顺序通电，则步进电机每步按顺时针方向转过
15度。三相六拍控制方式比三相三拍控制方式步距角小一半。
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数控技术
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2 .步进电动机伺服系统
A
A
C
C B
B
B
CB
C
A
A
逆时针转30
逆时针转30
由于每次只有一相绕组通电，在切换瞬间失去自锁转矩，容易失步，此外， 只有一相绕组通电吸引转子，易在平衡位置附近产生振荡，故实际不采用单三拍 工作方式，而采用双三拍控制方式，即通电顺序按AB→BC→CA→AB→…..（逆 时针方向）或按AC→CB→BA→AC→…..（顺时针方向）进行。
进给伺服驱动系统
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数控技术
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教学内容
1.概 述 2.步进电动机伺服系统 3.应用举例 4.课堂练习
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数控技术
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1.概述
1.1 伺服系统的概念 数控机床伺服系统是以机械位移、速度为直接控制目标的自动
控制系统，也可称为随动系统，简称为伺服系统。
数控机床伺服系统主要有两种：一种是进给伺服系统，它 控制机床各坐标轴的切削进给运动，以直线运动为主；另一 种是主轴伺服系统，它控制主轴的切削运动，以旋转运动为 主,本章只介绍第一种伺服系统。

• 伺服控制系统和调速控制系统一样，都属 于反馈控制系统，即通过对给定量和反馈 量的比较，按照某种控制运算规律对执行 机构进行调节控制。当给定量增大、反馈 量不变时，差值增大，输出量增大；当给 定量不变、输出量增大时，差值就会减小， 随之输出量也就会减小，形成闭环控制系 统。就控制原理而言，速度调节控制系统 与伺服控制系统的原理是完全相同的。
图7-3 图7-2
图7-2
图7-3
(7-9)
图7-3
2) 电流环控制
(7-10)
(7-10)
7.2.2 交流伺服控制系统的数学模型
6 6.1
(6-36) (6-39)
(7-11)
(7-11)
(7-12) (7-13)
2．交流伺服控制系统控制对象的统一模型
• 以上分析表明，采用电流闭环控制后，交 流伺服控制系统与直流伺服控制系统具有 相同的控制对象，式(7-11)或式(7-12)可以 称为在电流闭环控制下，交、直流伺服控 制系统控制对象的统一模型。
(2) 伺服电机及驱动器
• 由伺服电机及驱动器组成的伺服控制单元 是整个交流伺服系统的核心，如图7-4虚线 框内所示部件，用于实现系统位置控制、 速度控制、转矩和电流控制。
(3)
• 交流伺服控制系统的检测元件最常用的是 旋转式光电编码器和光栅。旋转式光电编 码器一般安装在电机轴的后端部，用于通 过检测脉冲来计算电机的转速和位置；光 栅通常安装在机械平台上，用于检测机械 平台的位移，以构成一个大的随动闭环结 构。
• 伺服控制系统与调速控制系统的主要区别 在于，调速控制系统的主要作用是保证稳 定和抵抗扰动，而伺服控制系统要求输出 量准确跟随给定量的变化，更突出快速响 应能力。
• 总体而言，稳态精度和动态稳定性是两种 控制系统都必须具备的，但在动态性能中， 调速控制系统多强调抗扰性，而伺服控制 系统则更强调快速跟随性。

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
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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。

❖ 主轴驱动器：控制专用感应电机的专用调速装置。 多用于数控机床主轴调速，CNC生产厂提供。
❖ 伺服驱动器：控制伺服电机（同步电机）的专用调 速装置，可以实现位置控制。 应用较广泛，生产较多， 国产数控机床使用较多。
☺变频器、交流主轴驱动器、伺服驱动器广义上都
是变频调速装置。
❖了解三者的大致区别
➢ 相同点 ✓ 调速原理相同，都通过变频实现调速； ✓ 主回路相同，都采用PWM逆变电路。
❖ 交流电机的调速方案
☞ 改变频率的调速称为变频调速；改变磁极对数的调
速称为变极调速；改变转差的调速称为变转差调速。
❖ 交流调速方案与比较
变极调速：通过改变电机绕组的连接实现，只需要 继电——接触器电路控制，控制最简单。但因P必 须为正整数，只能成倍改变转速（有级调速）。
变转差调速：本质改变电机的输出特性，可通过改 变电枢电压、定子电阻、转子电阻等方式实现无级 调速，但控制装置的体积大、硬件成本高。
➢ 区别
✓ 控制对象不同 交流伺服：专用同步电机；一般15kW以下，特殊
72kW（SIEMENS 1FT6）； 交流主轴：专用感应电机；一般100kW以下，特殊
310kW （SIEMENS 1PH8） 变频器：通用感应电机；最大到6600kW。
✓ 用途不同、性能区别很大（将在后期课中介绍）。
5. 常用伺服驱动品牌
❖ 启动频率：是变频器能输出启动转矩的最小频率。 启动频率 = 计算实际调速范围的最小频率（转速）
交流伺服与变频技术
（第4版·2022）
逻辑控制
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