第一篇：s7-200控制伺服電機(jī)總結(jié)要點(diǎn)

S7-200PLC具有脈沖輸出功能，在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)是很重要的精確定位裝置，而控制伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)需要使用脈沖輸出。S7-200系列PLC可以輸出20--100KHz的脈沖。使用PTO和PWM指令可以輸出普通脈沖和脈寬調(diào)制輸出。通過smb66-75，smb166-175來控制Q0.0的輸出，通過smb76-85，smb176-185來控制Q0.1的脈沖輸出?？刂扑欧姍C(jī)

伺服電機(jī)是運(yùn)動(dòng)控制中一個(gè)很重要的器件，通過它可以進(jìn)行精確的位置控制。它一般帶有編碼器，通過高速計(jì)數(shù)功能，中斷功能和脈沖輸出功能，構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，來進(jìn)行精確的位置控制。PLC的脈沖輸出

由于PLC在進(jìn)行高速輸出時(shí)需要使用晶體管輸出。當(dāng)將高速輸出點(diǎn)作為普通輸出而帶電感性負(fù)載時(shí)，例如電磁閥，繼電器線圈等，一定要注意，在負(fù)載端加保護(hù)，例如并聯(lián)二極管等。以保護(hù)輸出點(diǎn)。

心得二：步進(jìn)電機(jī)的控制方法

我?guī)ш?duì)參加《2008年全國職業(yè)院校技能大賽自動(dòng)線的安裝與調(diào)試》項(xiàng)目，我院選手和其他院校的三位選手組成了天津代表隊(duì)，我院選手所在隊(duì)獲得了《2008年全國職業(yè)院校技能大賽自動(dòng)線的安裝與調(diào)試》項(xiàng)目二等獎(jiǎng)，為天津市代表隊(duì)爭(zhēng)得了榮譽(yù)，也為我院爭(zhēng)得了榮譽(yù)。以下是我這個(gè)作為教練參加大賽的心得二：步進(jìn)電機(jī)的控制方法《2008年全國職業(yè)院校技能大賽自動(dòng)線的安裝與調(diào)試》項(xiàng)目的主要內(nèi)容包括如氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)、步進(jìn)電機(jī)位置控制和變頻器技術(shù)等。但其中最為重要的就是PLC方面的知識(shí)，而PLC中最重要就是組網(wǎng)和步進(jìn)電機(jī)的位置控制。

一、S7-200 PLC 的脈沖輸出功能

1、概述

S7-200 有兩個(gè) 置PTO/PWM 發(fā)生器，用以建立高速脈沖串（PTO）或脈寬調(diào)節(jié)（PWM）信號(hào)波形。

當(dāng)組態(tài)一個(gè)輸出為PTO 操作時(shí)，生成一個(gè)50%占空比脈沖串用于步進(jìn)電機(jī)或伺服電

機(jī)的速度和位置的開環(huán)控制。置PTO 功能提供了脈沖串輸出，脈沖周期和數(shù)量可由用戶控制。但應(yīng)用程序必須通過PLC內(nèi)置I/O 提供方向和限位控制。

為了簡化用戶應(yīng)用程序中位控功能的使用，STEP7--Micro/WIN 提供的位控向?qū)Э梢詭椭趲追昼妰?nèi)全部完成PWM，PTO 或位控模塊的組態(tài)。向?qū)Э梢陨晌恢弥噶睿脩艨梢杂眠@些指令在其應(yīng)用程序中為速度和位置提供動(dòng)態(tài)控制。

2、開環(huán)位控用于步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的基本信息

借助位控向?qū)ЫM態(tài)PTO 輸出時(shí)，需要用戶提供一些基本信息，逐項(xiàng)介紹如下：

⑴ 最大速度（MAX_SPEED）和啟動(dòng)/停止速度（SS_SPEED）

圖1是這2 個(gè)概念的示意圖。

MAX_SPEED 是允許的操作速度的最大值，它應(yīng)在電機(jī)力矩能力的范圍。驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需的力矩由摩擦力、慣性以及加速/減速時(shí)間決定。

圖1 最大速度和啟動(dòng)/停止速度示意

SS_SPEED：該數(shù)值應(yīng)滿足電機(jī)在低速時(shí)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力，如果SS_SPEED 的數(shù)值過 低，電機(jī)和負(fù)載在運(yùn)動(dòng)的開始和結(jié)束時(shí)可能會(huì)搖擺或顫動(dòng)。如果SS_SPEED 的數(shù)值過高，電機(jī)會(huì)在啟動(dòng)時(shí)丟失脈沖，并且負(fù)載在試圖停止時(shí)會(huì)使電機(jī)超速。通常，SS_SPEED 值是MAX_SPEED 值的5%至15%。

⑵加速和減速時(shí)間

加速時(shí)間ACCEL_TIME：電機(jī)從 SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的時(shí)間。減速時(shí)間DECEL_TIME：電機(jī)從MAX_SPEED速度減速到SS_SPEED速度所需要的時(shí)間。

圖2 加速和減速時(shí)間

加速時(shí)間和減速時(shí)間的缺省設(shè)置都是1000 毫秒。通常，電機(jī)可在小于1000 毫秒的時(shí)間工作。參見圖2。這2 個(gè)值設(shè)定時(shí)要以毫秒為單位。

注意：電機(jī)的加速和失速時(shí)間要 過測(cè)試來確定。開始時(shí)，您應(yīng)輸入一個(gè)較大的值。逐漸減少這個(gè)時(shí)間值直至電機(jī)開始失速，從而優(yōu)化您應(yīng)用中的這些設(shè)置。

⑶移動(dòng)包絡(luò)

一個(gè)包絡(luò)是一個(gè)預(yù)先定義的移動(dòng)描述，它包括一個(gè)或多個(gè)速度，影響著從起點(diǎn)到終點(diǎn)的移動(dòng)。一個(gè)包絡(luò)由多段組成，每段包含一個(gè)達(dá)到目標(biāo)速度的加速/減速過程和以目標(biāo)速度勻速運(yùn)行的一串固定數(shù)量的脈沖。位控向?qū)峁┮苿?dòng)包絡(luò)定義界面，在這里，您可以為您的應(yīng)用程序定義每一個(gè)移動(dòng)包絡(luò)。PTO 支持最大100 個(gè)包絡(luò)。

定義一個(gè)包絡(luò)，包括如下幾點(diǎn)：①選擇操作模式；②為包絡(luò)的各步定義指標(biāo)。③為包絡(luò)定義一個(gè)符號(hào)名。

⑴選擇包絡(luò)的操作模式：PTO 支持相對(duì)位置和單一速度的 續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖3所示，相對(duì)位置模式指的是運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)位置是從起點(diǎn)側(cè)開始計(jì)算的脈沖數(shù)量。單速續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)則不需要提供終點(diǎn)位置，PTO 一直持續(xù)輸出脈沖，直至有其他命令發(fā)出，例如到達(dá)原點(diǎn)要求停發(fā)脈沖。

圖3

一個(gè)包絡(luò)的操作模式

⑵包絡(luò)中的步

一個(gè)步是工件運(yùn)動(dòng)的一個(gè)固定距離，包括加速和減速時(shí)間 的距離。PTO 每一包絡(luò)最大允許29 個(gè)步。

每一步包括目標(biāo)速度和結(jié)束位置或脈沖數(shù)目等幾個(gè)指標(biāo)。圖4 所示為一步、兩步、三步和四步包絡(luò)。注意一步包絡(luò)只有一個(gè)常速段，兩步包絡(luò)有兩個(gè)常速段，依次類推。步的數(shù)目與包絡(luò)中常速段的數(shù)目一致。

圖4

包絡(luò)的步數(shù)示意 7.2.5

使用位控向?qū)Ь幊?/p>

STEP7 V4.0 軟件的位控向?qū)茏詣?dòng)處理PTO 脈沖的單段管線和多段管線、脈寬調(diào) 制、SM 位置配置和創(chuàng)建包絡(luò)表。

本節(jié)將給出一個(gè)在YL-335A 上實(shí)現(xiàn)的簡單工作任務(wù)例子，闡述使用位控向?qū)Ь幊痰姆椒ê筒襟E。表1 是YL-335A 上實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行所需的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)。

表1

步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)

1、使用位控向?qū)Ь幊痰牟襟E如下：

1）為S7--200 PLC選擇選項(xiàng)組態(tài) 置PTO/PWM操作。

在STEP7 V4.0軟件命令菜單中選擇 工具→位置控制向?qū)Р⑦x擇配置S7-200PLC內(nèi) 置PTO/PWM操作，如圖5所示。

圖5 位控向?qū)?dòng)界面 2）單擊“下一步”選擇“QO.0”，再單擊“下一步”選擇“線性脈沖輸出 PTO）”。

圖5

選擇PTO或PWM界面

3）單擊“下一步”后，在對(duì)應(yīng)的編輯框中輸入MAX_SPEED 和SS_SPEED 速度值。輸入最高電機(jī)速度“90000”，把電機(jī)啟動(dòng)/停止速度設(shè)定為“600”。這時(shí)，如果單擊MIN_SPEED值對(duì)應(yīng)的灰色框，可以發(fā)現(xiàn)，MIN_SPEED值改為600，注意：MIN_SPEED值由計(jì)算得出。用戶不能在此域中輸入其他數(shù)值。

圖6

4）單擊“下一步”填寫電機(jī)加速時(shí)間“1500”和電機(jī)減速時(shí)間 “200”

圖7 設(shè)定加速和減速時(shí)間

5）接下來一步是配置運(yùn)動(dòng)包絡(luò)界面，見圖8。

圖8 配置運(yùn)動(dòng)包絡(luò)界面

該界面要求設(shè)定操作模式、1個(gè)步的目標(biāo)速度、結(jié)束位置等步的指標(biāo)，以及定義這一包絡(luò)的符號(hào)名。（從第0個(gè)包絡(luò)第0步開始）

在操作模式選項(xiàng)中選擇相對(duì)位置控制，填寫包絡(luò)“0”中數(shù)據(jù)目標(biāo)速度“60000”，結(jié)束位置“85600”，點(diǎn)擊“繪制包絡(luò)”，如圖9所示，注意，這個(gè)包絡(luò)只有1步。包絡(luò)的符號(hào)名按默認(rèn)定義。這樣，第0個(gè)包絡(luò)的設(shè)置，即從供料站→加工站的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)設(shè)置就完成了?，F(xiàn)在可以設(shè)置下一個(gè)包絡(luò)。

圖9 設(shè)置第0個(gè)包絡(luò)

點(diǎn)擊“新包絡(luò)”，按上述方法將下表中上3個(gè)位置數(shù)據(jù)輸入包絡(luò)中去。

表中最后一行低速回零，是單速連續(xù)運(yùn)行模式，選擇這種操作模式后，在所出現(xiàn)的界面中（見圖10），寫入目標(biāo)速度“20000”。界面中還有一個(gè)包絡(luò)停止操作選項(xiàng)，是當(dāng)停止信號(hào)輸入時(shí)再向運(yùn)動(dòng)方向按設(shè)定的脈沖數(shù)走完停止，在本系統(tǒng)不使用。

6）運(yùn)動(dòng)包絡(luò)編寫完成單擊“確認(rèn)”，向?qū)?huì)要求為運(yùn)動(dòng)包絡(luò)指定V存儲(chǔ)區(qū)地址（建 議地址為VB75～VB300），默認(rèn)這一建議，單擊“下一步”出現(xiàn)圖11，單擊 “完成”。

圖11 生成項(xiàng)目組件提示

2、項(xiàng)目組件 運(yùn)動(dòng)包絡(luò)組態(tài)完成后，向?qū)?huì)為所選的配置生成三個(gè)項(xiàng)目組件（子程序），分別是：PTOx_RUN子程序（運(yùn)行包絡(luò)），PTOx_CTRL子程序（控制）和PTOx_MAN子程序（手動(dòng)模式）子程序。一個(gè)由向?qū)Мa(chǎn)生的子程序就可以在程序中調(diào)用如圖12所示。

圖12 三個(gè)項(xiàng)目組件

它們的功能分述如下：

⑴ PTOx_RUN子程序（運(yùn)行包絡(luò)）：命令 PLC 執(zhí)行存儲(chǔ)于配置／包絡(luò)表的特定包絡(luò)中的運(yùn)動(dòng)操作。運(yùn)行這一子程序的梯形圖如圖13所示。

圖13 運(yùn)行PTOx_RUN子程序

EN位：啟用此子程序的使能位。在“完成”位發(fā)出子程序執(zhí)行已經(jīng)完成的信號(hào)前，請(qǐng)確定EN位保持開啟。

START參數(shù)：包絡(luò)的執(zhí)行的啟動(dòng)信號(hào)。對(duì)于在START參數(shù)已開啟且PTO當(dāng)前不活動(dòng)時(shí)的每次掃描，此子程序會(huì)激活PTO。為了確保僅發(fā)送一個(gè)命令，請(qǐng)使用上升緣以脈沖方式開啟START參數(shù)。Profile（包絡(luò)）參數(shù)：包含為此運(yùn)動(dòng)包絡(luò)指定的編號(hào)或符號(hào)名。Abort（終止）參數(shù)命令，開啟時(shí)位控模塊停止當(dāng)前包絡(luò)并減速至電機(jī)停止。Done（完成）參數(shù)：當(dāng)模塊完成本子程序時(shí)，此參數(shù) ON。Error（錯(cuò)誤）參數(shù)：包含本子程序的結(jié)果。C_Profile參數(shù)：包含位控模塊當(dāng)前執(zhí)行的包絡(luò)。C_Step參數(shù)：包含目前正在執(zhí)行的包絡(luò)步驟。

⑵ PTOx_CTRL子程序：（控制）啟用和初始化與步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)合用的PTO輸出。請(qǐng)?jiān)谟脩舫绦蛑兄皇褂靡淮?，并且?qǐng)確定在每次掃描時(shí)得到執(zhí)行。即始終使用SM0.0作為EN的輸入，如圖14所示。

圖14 運(yùn)行PTOx_CTRL子程序

I_STOP（立即停止）輸入：開關(guān)量輸入。當(dāng)此輸入為低時(shí)，PTO功能會(huì)正常工作。當(dāng)此輸入變?yōu)楦邥r(shí)，PTO立即終止脈沖的發(fā)出。

D_STOP（減速停止）輸入：開關(guān)量輸入。當(dāng)此輸入為低時(shí)，PTO功能會(huì)正常工作。當(dāng)此輸入變?yōu)楦邥r(shí)，PTO會(huì)產(chǎn)生將電機(jī)減速至停止的脈沖串。“完成”輸出：開關(guān)量輸出。當(dāng)“完成”位被設(shè)置為高時(shí)，它表明上一個(gè)指令也已執(zhí)行。Error（錯(cuò)誤）參數(shù)：包含本子程序的結(jié)果。當(dāng)“完成”位為高時(shí)，錯(cuò)誤字節(jié)會(huì)報(bào)告無錯(cuò)誤或有錯(cuò)誤代碼的正常完成。如果PTO向?qū)У腍SC計(jì)數(shù)器功能已啟用，C_Pos參數(shù)包含用脈沖數(shù)目表示的模塊；否則此數(shù)值始終為零。

⑶ PTOx_MAN子程序（手動(dòng)模式）：將PTO輸出置于手動(dòng)模式。這允許電機(jī)啟動(dòng)、停止和按不同的速度運(yùn)行。當(dāng)PTOx_MAN子程序已啟用時(shí)，任何其他PTO子程序都無法執(zhí)行。運(yùn)行這一子程序的梯形圖如圖15所示。

圖158 運(yùn)行PTOx_MAN子程序

RUN（運(yùn)行/停止）參數(shù)：命令PTO加速至指定速度（Speed（速度）參數(shù)）。您可以在電機(jī)運(yùn)行中更改Speed參數(shù)的數(shù)值。停用RUN參數(shù)命令PTO減速至電機(jī)停止。當(dāng)RUN已啟用時(shí)，Speed參數(shù)確定著速度。速度是一個(gè)用每秒脈沖數(shù)計(jì)算的DINT（雙整數(shù)）值。您可以在電機(jī)運(yùn)行中更改此參數(shù)。

Error（錯(cuò)誤）參數(shù)包含本子程序的結(jié)果。

如果PTO向?qū)У腍SC計(jì)數(shù)器功能已啟用，C_Pos參數(shù)包含用脈沖數(shù)目表示的模塊；否則此數(shù)值始終為零。

第二篇：伺服控制總結(jié)

現(xiàn)代伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)綜述 緒論

隨著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，要求交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)向數(shù)字化、高精度、高速度、高性能方向發(fā)展。要充分利用迅速發(fā)展的電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用數(shù)字式伺服系統(tǒng)，利用危機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)控制，增強(qiáng)軟件控制功能，排除模擬電路的非線性誤差和調(diào)整誤差以及溫度飄雨等因素的影響，這可大大提高伺服系統(tǒng)的性能，并為實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制創(chuàng)造條件。控制理論在伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，尋求更優(yōu)良的控制策略對(duì)交流伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制是提高其性能的有效途徑之一。隨著計(jì)算機(jī)性能的的日新月異，伺服系統(tǒng)的控制手段也向著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等更加智能化的方向發(fā)展。在機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的同時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)作為其關(guān)鍵組成部分，也得到前所未有的大發(fā)展，國內(nèi)外各個(gè)廠家相繼推出運(yùn)動(dòng)控制的新技術(shù)、新產(chǎn)品。主要有全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、可編程計(jì)算機(jī)控制器、國際開放式結(jié)構(gòu)高性能DSP多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)、基于現(xiàn)場(chǎng)總線的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制卡能幾項(xiàng)具有代表性的新技術(shù)。伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

2.1 伺服系統(tǒng)

伺服技術(shù)是以精確運(yùn)動(dòng)控制和力能輸出為目的，綜合運(yùn)用機(jī)電能量變換與驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)精確驅(qū)動(dòng)與系統(tǒng)控制的工程實(shí)用技術(shù)。伺服技術(shù)與系統(tǒng)是基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的最重要的控制技術(shù)之一和底層自動(dòng)化系統(tǒng)（裝備）。是現(xiàn)代機(jī)電一體化和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的支撐技術(shù)之一。

以伺服技術(shù)為核心的伺服系統(tǒng)（servo – system）又稱隨動(dòng)系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)專指被控制量是機(jī)械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的機(jī)械位移（或轉(zhuǎn)角）準(zhǔn)確地跟蹤輸入的位移（或轉(zhuǎn)角）。

伺服系統(tǒng)最初用于船舶的自動(dòng)駕駛、火炮控制和指揮儀中，后來逐漸推廣到很多領(lǐng)域，特別是自動(dòng)車床、天線位置控制、導(dǎo)彈和飛船的制導(dǎo)等。2.2 伺服系統(tǒng)的組成及分類

2.2.1 伺服系統(tǒng)的組成

伺服系統(tǒng)是由被控對(duì)象、驅(qū)動(dòng)器、控制器等幾個(gè)基本部分組成。

被控對(duì)象系是指被控制的物體（如機(jī)械手臂或一個(gè)機(jī)械工作平臺(tái)）；驅(qū)動(dòng)器用來提供被控對(duì)象的動(dòng)力，可能以氣壓、液壓、或是電力驅(qū)動(dòng)的方式呈現(xiàn)，目絕大多數(shù)伺服系統(tǒng)采用電力驅(qū)動(dòng)方式，驅(qū)動(dòng)器包含了電機(jī)與功率放大器；控制器提供整個(gè)伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制，如轉(zhuǎn)矩控制、速度控制和位置控制等。

2.2.2 伺服系統(tǒng)的分類

電氣伺服系統(tǒng)按驅(qū)動(dòng)（執(zhí)行）機(jī)構(gòu)分類為步進(jìn)式伺服系統(tǒng)、直流電機(jī)伺服系統(tǒng)、交流電機(jī)伺服電機(jī)；按控制方式分：開環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。下圖2-1和2-2分別為開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成圖。步進(jìn)電機(jī)因其自身具有優(yōu)良的位置定位精度和鎖定能力，故對(duì)于步進(jìn)電機(jī)為伺服機(jī)構(gòu)的伺服系統(tǒng)一般可采用開環(huán)結(jié)構(gòu)。

圖2-1 開環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成圖

圖2-2 閉環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成圖

2.3 伺服系統(tǒng)的基本要求和特點(diǎn)

2.3.1 伺服系統(tǒng)的基本要求

對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求有較好的穩(wěn)定性、較高的精度、快速的響應(yīng)性能。穩(wěn)定性好要能在短暫的調(diào)節(jié)過程后達(dá)到新的或者回復(fù)到原有的平衡狀態(tài)。伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能跟對(duì)輸入量的精確程度。作為精密加工的數(shù)控機(jī)床，要求的定位精度或者輪廓加工精度通常都是比較高。伺服系統(tǒng)要求跟蹤質(zhì)量信號(hào)的相應(yīng)要快，方面要求過度過程時(shí)間短，另一方面，為了滿足超調(diào)要求，要去過度過程的前沿陡，即上升速率要大。

2.3.2 伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）精確的檢測(cè)裝置 ：以組成速度和位置閉環(huán)控制。

（2）豐富的反饋方式 ：根據(jù)檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)信息反饋的原理不同，伺服系統(tǒng)反饋比較的方法也不相同。（3）高性能伺服機(jī)構(gòu)

（4）寬調(diào)速伺服技術(shù)

2.4 伺服系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

伺服系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)執(zhí)行（伺服）機(jī)構(gòu)、功率驅(qū)動(dòng)單元、控制單元、檢測(cè)等。除電機(jī)外，系統(tǒng)主要包括功率驅(qū)動(dòng)單元、位置控制器、速度控制器、轉(zhuǎn)矩和電流控制器、位置反饋單元、電流反饋單元、通訊接口單元等。下圖2-3為數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖。

圖2-3 數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框 伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的區(qū)別

3.1 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（Motion Control System）也可稱作電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)（Control Systems of Electric Drive），是通過對(duì)電動(dòng)機(jī)電壓、電流、頻率等輸入電量的控制，來改變工作機(jī)械的轉(zhuǎn)矩、速度、位移等機(jī)械量，使各種工作機(jī)械按人們期望的要求運(yùn)行，以滿足生產(chǎn)工藝及其他應(yīng)用的需要?，F(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制已成為電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、控制理論、信號(hào)檢測(cè)與處理技術(shù)等多門學(xué)科相互交叉的綜合性學(xué)科。下圖3-1為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成圖。

圖3-1 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成圖

3.2伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的區(qū)別

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以速度和功率指標(biāo)為重。即是說，在保證一定的功率驅(qū)動(dòng)前提下，如何保證運(yùn)動(dòng)指標(biāo)的最優(yōu)化，比如：穩(wěn)速指標(biāo)、加減速指標(biāo)、動(dòng)態(tài)調(diào)整指標(biāo)等等。

伺服系統(tǒng)是一種位置目標(biāo)系統(tǒng)，以位置目標(biāo)、運(yùn)動(dòng)指標(biāo)為主要保證指標(biāo)。即是說，強(qiáng)調(diào)的位置控制精度、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的快速性等?，F(xiàn)代伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)，經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，數(shù)字控制環(huán)已經(jīng)無處不在，國外的一些公司也相繼推出新產(chǎn)品，比如貝加萊工業(yè)自動(dòng)化公司推出的AcoposMulti驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用模塊化的可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，艾爾默公司推出的一系列伺服驅(qū)動(dòng)器與控制器，羅克韋爾自動(dòng)化公司研發(fā)的PowerFlex驅(qū)動(dòng)技術(shù)，施耐德電氣推出的伺服控制器，從這些產(chǎn)品的研制中，我們看到國際大廠向?qū)Ｓ没?、大型化伺服發(fā)展的動(dòng)向。但是在國內(nèi)，甚至CAN這樣的中低端總線也沒有變成伺服驅(qū)動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)配置，采用高性能實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)總線的商品化驅(qū)動(dòng)器還沒有出現(xiàn)。我國的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品尚處于起步階段，但是該系統(tǒng)風(fēng)采日益展現(xiàn)，正廣泛應(yīng)用于機(jī)械各個(gè)行業(yè)，提升行業(yè)智能化控制水平，市場(chǎng)需求顯著，在未來幾年內(nèi)上升的空間非常大。

在交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的發(fā)展過程中，它始終是融合了先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)和控制理論。隨著微機(jī)電、電力電子、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，各種形式的微型電機(jī)將可以通過有線的、無線的、電力線的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)予以連接，伺服技術(shù)將進(jìn)一步結(jié)合微電子與電力電子技術(shù)以柔性控制的方式呈現(xiàn)，伺服技術(shù)的發(fā)展也將朝向單芯片控制、智能控制、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)的方向發(fā)展。具有網(wǎng)絡(luò)接口智能型伺服控制芯片是一個(gè)值得投入研發(fā)的領(lǐng)域。

總之，隨著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，要求伺服系統(tǒng)向高效率化、高速度、高性能化、大功率、集成一體化、智能化方向發(fā)展。我的一點(diǎn)認(rèn)識(shí)

對(duì)于交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)我認(rèn)識(shí)最深的是基于交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床的控制。通過上課時(shí)老師播放的視頻以及實(shí)習(xí)期間對(duì)于工業(yè)數(shù)字控制的接觸，了解到交流伺服運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)際應(yīng)用。

機(jī)床是用來裝備制造有關(guān)構(gòu)件的加工，數(shù)控機(jī)床是一種現(xiàn)代化數(shù)控加工設(shè)備，它的交流伺服系統(tǒng)分為主軸伺服系統(tǒng)和給進(jìn)伺服系統(tǒng)。數(shù)字控制是用規(guī)定好的代碼和程序格式，把人的意圖轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)控機(jī)床能接受的信息，我們的控制系統(tǒng)對(duì)這些提前編寫好的程序處理后，向機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)乎數(shù)字信息，從而機(jī)床上的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)部件，如刀架，工作臺(tái)等，并控制它的動(dòng)作來變速、換到、啟動(dòng)、停止等。這就是典型的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，它具有加工精度高、柔性制造能力強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)集成化加工等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代加工行業(yè)，是構(gòu)成現(xiàn)代機(jī)械加工和精密加工的主流加工機(jī)床。

伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)與以前學(xué)習(xí)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)最大的區(qū)別就是在于它是像數(shù)控機(jī)床這種位置目標(biāo)的控制，是以給定的位置目標(biāo)、運(yùn)動(dòng)指標(biāo)來控制，強(qiáng)調(diào)的是位置控制的精度以及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的快速性等?；贑ANbus現(xiàn)場(chǎng)總線的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)也是我在進(jìn)行研究的國家大學(xué)生項(xiàng)目中所接觸到的，這種控制系統(tǒng)正在成為工業(yè)企業(yè)中控制網(wǎng)絡(luò)的典型模式。速度跟隨伺服系統(tǒng)指的是主伺服驅(qū)動(dòng)器通過CAN總線控制，而從驅(qū)動(dòng)器是通過主驅(qū)動(dòng)器發(fā)出速度控制指令，實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)控制。位置跟隨伺服系統(tǒng)指的是主伺服驅(qū)動(dòng)器通過CAN總線控制，而從驅(qū)動(dòng)器是通過主驅(qū)動(dòng)器發(fā)出位置控制指令，實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)控制。

通過交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)這門課，我全面地大致了解了伺服運(yùn)動(dòng)的基本概念和一些典型伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，并結(jié)合自己所做的科研項(xiàng)目對(duì)感興趣的方面深入地學(xué)習(xí)，不僅收獲到了理論知識(shí)，也將所學(xué)與科研實(shí)踐相結(jié)合，收獲了許多的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

第三篇：交流伺服電機(jī)的探究控制電機(jī)論文

XX

大

學(xué)

控制電機(jī)報(bào)告

課

程

控制電機(jī)

題

目

交流伺服電機(jī)的探究

院

系

電氣信息工程學(xué)院電氣系

專業(yè)班級(jí)

電氣

學(xué)生姓名

學(xué)生學(xué)號(hào)

指導(dǎo)教師

2015年

X月

X日

目　錄

一、引言

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

三、伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理

21、交流伺服電機(jī)

22、永磁交流伺服電機(jī)的控制過程

43、永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)同直流伺服電動(dòng)機(jī)比較

四、交流伺服電機(jī)的應(yīng)用

61、交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

62、交流伺服控制策略

73、電機(jī)模型

五、結(jié)束語

六、參考文獻(xiàn)

一、引言

用作自動(dòng)控制裝置中執(zhí)行元件的微特電機(jī)。又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。其功能是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度。伺服：一詞源于希臘語“奴隸”的意思。人們想把“伺服機(jī)構(gòu)”當(dāng)個(gè)得心應(yīng)手的馴服工具，服從控制信號(hào)的要求而動(dòng)作。在訊號(hào)來到之前，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)；訊號(hào)來到之后，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)訊號(hào)消失，轉(zhuǎn)子能即時(shí)自行停轉(zhuǎn)。由于它的“伺服”性能，因此而得名。

交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,無炭刷,效率高,響應(yīng)快,速比大,不需要經(jīng)常維護(hù),非常引人注目,在許多領(lǐng)域有取代直流伺服電動(dòng)機(jī)之勢(shì)。

交流伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括;

控制交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩的逆變器,控制逆變器與變換器之間接點(diǎn)處直流電壓的變換器和一個(gè)控制器。

當(dāng)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速時(shí),該直流電壓被控制為恒定電壓:

而當(dāng)轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速時(shí),該直流電壓被控制成與轉(zhuǎn)速成比例的一個(gè)增加電壓,以便使伺服電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩保持一個(gè)恒定轉(zhuǎn)矩。

永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)的定子三相繞組由SPWM正弦脈寬調(diào)制電源供電，故又稱正弦波驅(qū)動(dòng)無刷電動(dòng)機(jī)。其特點(diǎn)是:

伺服性能好，可采用數(shù)字控制，運(yùn)行平穩(wěn)、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、過載能力強(qiáng);

無普通直流伺服電動(dòng)機(jī)電刷換向器磨損問題，維護(hù)簡單、壽命長、工作可靠;

能適應(yīng)高速大力矩驅(qū)動(dòng)要求;

繞組安裝在定子上，散熱好;

軸上位置傳感器多用光電編碼器、無接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器等。

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

作為交流伺服電動(dòng)機(jī)使用的有異步型和同步型兩種,異步型交流伺服電動(dòng)機(jī)定子放置線圈,轉(zhuǎn)子為鼠籠型,大量用作機(jī)床和通用工業(yè)機(jī)器的驅(qū)動(dòng)元件;

同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)定子放置線圈,轉(zhuǎn)子為永久磁鋼,根據(jù)磁極位置從電機(jī)外部進(jìn)行換向,也可稱為無刷直流電動(dòng)機(jī)。永久磁鋼的交流伺服電動(dòng)機(jī)按其勵(lì)磁方式和供電方式的不同又可分為兩類:一類電機(jī)的永久磁鐵勵(lì)磁磁場(chǎng)為正弦波,定子繞組感應(yīng)出來的反電動(dòng)勢(shì)為正弦波,逆變器提供正弦波電流;

另一類電機(jī)的永久磁鐵勵(lì)磁磁場(chǎng)為方波,定子繞組感應(yīng)出來的反電動(dòng)勢(shì)為梯形波,逆變器提供方波電流。

三、伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理

1、交流伺服電機(jī)

（1）交流伺服電機(jī)的工作原理交流伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U

/

V

/

W

三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。

交流伺服電機(jī)的工作原理和單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)無本質(zhì)上的差異。但是，交流伺服電機(jī)必須具備一個(gè)性能，就是能克服交流伺服電機(jī)的所謂“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，即無控制信號(hào)時(shí)，它不應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，特別是當(dāng)它已在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果控制信號(hào)消失，它應(yīng)能立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。而普通的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來以后，如控制信號(hào)消失，往往仍在繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)電機(jī)原來處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，如控制繞組不加控制電壓，此時(shí)只有勵(lì)磁繞組通電產(chǎn)生脈動(dòng)磁場(chǎng)?？梢园衙}動(dòng)磁場(chǎng)看成兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同樣的大小和轉(zhuǎn)速，向相反方向旋轉(zhuǎn)，所建立的正、反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分別切割籠型繞組（或杯形壁）并感應(yīng)出大小相同，相位相反的電動(dòng)勢(shì)和電流（或渦流），這些電流分別與各自的磁場(chǎng)作用產(chǎn)生的力矩也大小相等、方向相反，合成力矩為零，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)不起來。一旦控制系統(tǒng)有偏差信號(hào)，控制繞組就要接受與之相對(duì)應(yīng)的控制電壓。在一般情況下，電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的磁場(chǎng)是橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。一個(gè)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)可以看成是由兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)合成起來的。這兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)幅值不等（與原橢圓旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向相同的正轉(zhuǎn)磁場(chǎng)大，與原轉(zhuǎn)向相反的反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)?。?，但以相同的速度，向相反的方向旋轉(zhuǎn)。它們切割轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)的電勢(shì)和電流以及產(chǎn)生的電磁力矩也方向相反、大小不等（正轉(zhuǎn)者大，反轉(zhuǎn)者小）合成力矩不為零，所以伺服電機(jī)就朝著正轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來，隨著信號(hào)的增強(qiáng)，磁場(chǎng)接近圓形，此時(shí)正轉(zhuǎn)磁場(chǎng)及其力矩增大，反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)及其力矩減小，合成力矩變大，如負(fù)載力矩不變，轉(zhuǎn)子的速度就增加。如果改變控制電壓的相位，即移相1

0

°，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相反，因而產(chǎn)生的合成力矩方向也相反，伺服電機(jī)將反轉(zhuǎn)。若控制信號(hào)消失，只有勵(lì)磁繞組通入電流，伺服電機(jī)產(chǎn)生的磁場(chǎng)將是脈動(dòng)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子很快地停下來。

為使交流伺服電機(jī)具有控制信號(hào)消失，立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)的功能，把它的轉(zhuǎn)子電阻做得特別大，使它的臨界轉(zhuǎn)差率S

k

大于1

。在電機(jī)運(yùn)行過程中，如果控制信號(hào)降為“零”，勵(lì)磁電流仍然存在，氣隙中產(chǎn)生一個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)，此脈動(dòng)磁場(chǎng)可視為正向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的合成。一旦控制信號(hào)消失，氣隙磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為脈動(dòng)磁場(chǎng)，它可視為正向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的合成，電機(jī)即按合成特性曲線運(yùn)行。由于轉(zhuǎn)子的慣性，運(yùn)行點(diǎn)由A

點(diǎn)移到B

點(diǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了一個(gè)與轉(zhuǎn)子原來轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)力矩。負(fù)載力矩和制動(dòng)力矩的作用下使轉(zhuǎn)子迅速停止。

必須指出，普通的兩相和三相異步電動(dòng)機(jī)正常情況下都是在對(duì)稱狀態(tài)下工作，不對(duì)稱運(yùn)行屬于故障狀態(tài)。而交流伺服電機(jī)則可以靠不同程度的不對(duì)稱運(yùn)行來達(dá)到控制目的。這是交流伺服電機(jī)在運(yùn)行上與普通異步電動(dòng)機(jī)的根本區(qū)別。

（2）交流伺服電機(jī)使用時(shí)應(yīng)注意

伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收電機(jī)編碼器的反饋信號(hào)，并和指令脈沖進(jìn)行比較，從而構(gòu)成了一個(gè)位置的半閉環(huán)控制。所以伺服電機(jī)不會(huì)出現(xiàn)丟步現(xiàn)象，每一個(gè)指令脈沖都可以得到可靠響應(yīng)。

調(diào)節(jié)伺服電機(jī)有幾種方式，使用T

w

i

nLine

軟件對(duì)電機(jī)的PID

參數(shù)、電機(jī)參數(shù)、電子齒輪比等進(jìn)行調(diào)節(jié)。

對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行機(jī)械安裝時(shí)，應(yīng)特別注意，由于每臺(tái)伺服電機(jī)后端部都安裝有旋轉(zhuǎn)編碼器，它是一個(gè)十分易碎的精密光學(xué)器件，過大的沖擊力肯定會(huì)使其損壞。

（3）交流伺服電機(jī)的控制

為了使控制系統(tǒng)改變不大，應(yīng)選用數(shù)字式伺服系統(tǒng)，可采用原來的脈沖控制方式；由于伺服電機(jī)都有一定過載能力，所以在選擇伺服電機(jī)時(shí)，經(jīng)驗(yàn)上可以按照所使用的步進(jìn)電機(jī)輸出扭矩的1

/

來參考確定伺服電機(jī)的額定扭矩；伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速比步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速要高的多，為了充分發(fā)揮伺服電機(jī)的性能，最好增加減速裝置，讓伺服電機(jī)工作在接近額定轉(zhuǎn)速下，這樣也可以選擇功率更小的電機(jī)，以降低成本。

用脈沖方式控制伺服電機(jī)，一是可靠性高，不易發(fā)生飛車事故。用模擬電壓方式控制伺服電機(jī)時(shí)，如果出現(xiàn)接線接錯(cuò)或使用中元件損壞等問題時(shí)，有可能使控制電壓升至正的最大值。這種情況是很危險(xiǎn)的。如果用脈沖作為控制信號(hào)就不會(huì)出現(xiàn)這種問題。二是信號(hào)抗干擾性能好。數(shù)字電路抗干擾性能是模擬電路難以比擬的。

當(dāng)然目前由于伺服驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制器的限制，用脈沖方式控制伺服電機(jī)也有一些性能方面的弱點(diǎn)。一是伺服驅(qū)動(dòng)器的脈沖工作方式脫離不了位置工作方式，二是運(yùn)動(dòng)控制器和驅(qū)動(dòng)器如何用足夠高的脈沖信號(hào)傳遞信息。這兩個(gè)根本的弱點(diǎn)使脈沖控制伺服電機(jī)有很大限制。一是控制的靈活性大大下降；二是控制的快速性速度不高。

伺服驅(qū)動(dòng)器工作在位置方式下，位置環(huán)在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部。這樣系統(tǒng)的P

I

D

參數(shù)修改起來很不方便。當(dāng)用戶要求比較高的控制性能時(shí)實(shí)現(xiàn)起來會(huì)很困難。從控制的角度來看，這只是一種很低級(jí)的控制策略。如果控制程序不利用編碼器反饋信號(hào)，事實(shí)上成了一種開環(huán)控制。如果利用反饋控制，整個(gè)系統(tǒng)存在兩個(gè)位置環(huán)，控制器很難設(shè)計(jì)。在實(shí)際中，常常不用反饋控制，但不定時(shí)的讀取反饋進(jìn)行參考。這樣的一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)，如果運(yùn)動(dòng)控制器和伺服驅(qū)動(dòng)器之間的信號(hào)通道上產(chǎn)生干擾，系統(tǒng)是不能克服的。

2、永磁交流伺服電機(jī)的控制過程

永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)可利用坐標(biāo)變換進(jìn)行矢量控制，這就使得永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制變得同直流伺服電動(dòng)機(jī)一樣方便。其控制過程如下:

(1)

給定控制，將給定信號(hào)分解成兩個(gè)互相垂直的直流信號(hào)、;

(2)

直/交變換，將、變換成兩相信號(hào)、;

(3)

/3

變換，得到三相交流控制信號(hào)、、去控制逆變器;

(4)

電流反饋反映負(fù)載情況，使直流信號(hào)中的轉(zhuǎn)矩分量iT能隨負(fù)載而變，從而模擬直流電動(dòng)機(jī)工作情況;

(5)

速度反饋反映給定與實(shí)際轉(zhuǎn)速差，并進(jìn)行矯正;

(6)

閉環(huán)控制信號(hào)由軸上所帶編碼器反饋，整個(gè)過程由數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)

進(jìn)行全數(shù)字化處理。

永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)的另一種控制模式是直接轉(zhuǎn)矩控制。具體方法是:

在定子坐標(biāo)系下分析電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型，在近似圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的條件下，對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩直接進(jìn)行控制，不用坐標(biāo)變換。

3、永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)同直流伺服電動(dòng)機(jī)比較

0

世紀(jì)8

0

年代以來，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機(jī)。9

0

年代以后，世界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)。交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置在傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。

交流伺服要好一些，因?yàn)槭钦也刂?，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單，便宜。

永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)同直流伺服電動(dòng)機(jī)比較，主要優(yōu)點(diǎn)有：

（1）無電刷和換向器，因此工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低。

（2）定子繞組散熱比較方便。

（3）慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。

（4）適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。

（5）同功率下有較小的體積和重量。

到目前為止，高性能的電伺服系統(tǒng)大多采用永磁同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)，控制驅(qū)動(dòng)器多采用快速、準(zhǔn)確定位的全數(shù)字位置伺服系統(tǒng)。典型生產(chǎn)廠家如德國西門子、美國科爾摩根和日本松下及安川等公司。交流伺服電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)卻能以較低的成本獲取極高的位置控制精度，世界上許多知名電機(jī)制造商如松下，三洋，西門子等公司紛紛推出自己的交流伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器。日本松下公司的ＭＩＮＡＳＡ系列為比較典型的一種。

四、交流伺服電機(jī)的應(yīng)用

1、交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展與伺服電動(dòng)機(jī)的不同發(fā)展階段密切相關(guān)，從直流電機(jī)的發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)有一百多年的歷史。直流電機(jī)雖然最早發(fā)明，但是由于當(dāng)時(shí)鐵磁材料以及晶閘管技術(shù)的限制，發(fā)展很是緩慢，一直到

1960

年以后隨著可控硅的發(fā)明以及各種電機(jī)材料的改良，直流電動(dòng)機(jī)才得到迅速發(fā)展，并在七十年代成為各種伺服系統(tǒng)中最重要的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。在直流電機(jī)快速發(fā)展以前的一段時(shí)期內(nèi)步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用最為廣泛，受當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)以及日本等方面因素的影響，磁阻式步進(jìn)電機(jī)快速發(fā)展并應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床設(shè)備中，在此時(shí)期由于生產(chǎn)要求低、技術(shù)落后，伺服控制系統(tǒng)多為開環(huán)控制。從

世紀(jì)

年代到現(xiàn)在，由于直流伺服電機(jī)同功率情況下自身體積較大及換向電刷問題的存在，在很多場(chǎng)合不能滿足環(huán)境要求。隨著電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)技術(shù)及其永磁體制造材料、現(xiàn)代控制理論、電機(jī)控制原理的突飛猛進(jìn)，出現(xiàn)了方波、正弦波驅(qū)動(dòng)的各種新型永磁同步電動(dòng)機(jī)，逐漸開始替代直流伺服電動(dòng)機(jī)市場(chǎng)。根據(jù)對(duì)控制系統(tǒng)高性能的要求，現(xiàn)如今的大部分交流伺服系統(tǒng)采用閉環(huán)控制方式。

現(xiàn)代交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已經(jīng)逐漸向數(shù)字時(shí)代轉(zhuǎn)變，數(shù)字控制技術(shù)已經(jīng)無孔不入，如信號(hào)處理技術(shù)中的數(shù)字濾波、數(shù)字控制器、各種先進(jìn)智能控制技術(shù)的應(yīng)用等，把功能更加強(qiáng)大的控制器芯片以及各種智能處理模塊應(yīng)用到工業(yè)機(jī)器人交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)更好的控制性能。分析多年來交流伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展特色，總結(jié)市場(chǎng)上客戶對(duì)其性能的要求，可以概括出交流伺服控制系統(tǒng)有以下幾種熱門發(fā)展方向：

（1）數(shù)字化

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，處理速度更迅速、功能更強(qiáng)大的微控制器不斷涌現(xiàn)，控制器芯片價(jià)格越來越低，硬件電路設(shè)計(jì)也更加簡單，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)成本快速下降，且數(shù)字電路抗干擾能力強(qiáng)，參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)影響小，穩(wěn)定性好；采用微處理器的數(shù)字控制系統(tǒng)，更容易與上位機(jī)通訊，在不變更硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的前提下，可隨時(shí)改變控制器功能。在相同的硬件控制系統(tǒng)中，可以有多種形式的控制功能，不同的系統(tǒng)功能可以通過設(shè)計(jì)不同的軟件程序來實(shí)現(xiàn)，且可以根據(jù)控制技術(shù)的發(fā)展把最新的控制算法通過軟件編程實(shí)時(shí)的更新控制系統(tǒng)。

（2）智能化

為了適應(yīng)更為惡劣的控制環(huán)境和復(fù)雜的控制任務(wù)，各種先進(jìn)的智能控制算法已經(jīng)開始應(yīng)用在交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。其特點(diǎn)是根據(jù)環(huán)境、負(fù)載特性的變化自主的改變參數(shù)，減少操作人員的工作量。目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)比較成熟的專用智能控制芯片，其控制動(dòng)靜態(tài)特性優(yōu)越，在交流伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中被廣大技術(shù)人員所采用。

（3）通用化

當(dāng)前，伺服控制系統(tǒng)一般都配置有多種控制功能參數(shù)，這有利于操作人員在不改變系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)的前提下方便地設(shè)置成恒壓頻比控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等多種工作模式，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，另外可以控制異步、同步等不同類型的電動(dòng)機(jī)，適應(yīng)于各種閉環(huán)或開環(huán)控制系統(tǒng)，交流伺服控制系統(tǒng)的通用化將會(huì)在以后的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的道路中越走越遠(yuǎn)。

2、交流伺服控制策略

最近幾十年來，借助于電機(jī)控制理論及智能控制理論的不斷完善，交流伺服控制理論也隨之蓬勃發(fā)展起來；由于微電子技術(shù)的進(jìn)步，各種方便用戶開發(fā)的微控制器與數(shù)字信號(hào)處理器件大量涌現(xiàn)市場(chǎng)，為各種先進(jìn)的智能控制算法在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了可能。現(xiàn)如今，各種新型的伺服控制策略大量涌現(xiàn)，大有與傳統(tǒng)控制策略一較高低的趨勢(shì)，下面對(duì)幾種常用的伺服控制策略進(jìn)行分析比較：

（1）恒壓頻比控制

在工廠控制領(lǐng)域中使用最為廣泛的仍然是恒壓頻比控制方式，此方法是通過控制輸出電壓與頻率的比是常數(shù)，確保電動(dòng)機(jī)的磁通量為定值，從而控制電動(dòng)機(jī)的速度。這種控制方法在低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩能力較弱，必須對(duì)定子電壓壓降進(jìn)行補(bǔ)償處理，另外因?yàn)榇丝刂品椒ú荒苤苯涌刂齐姶呸D(zhuǎn)矩，因此性能較低。但由于恒壓頻比控制具有實(shí)現(xiàn)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、調(diào)速方便等優(yōu)點(diǎn)，因此在一些對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求比較低的場(chǎng)合應(yīng)用比較廣泛。

（2）矢量控制

上個(gè)世紀(jì)，矢量控制技術(shù)的提出，為交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速進(jìn)步提供了理論支持。矢量控制技術(shù)的主要原理為：以轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作為參考系，將電動(dòng)機(jī)定子矢量電流經(jīng)過兩次坐標(biāo)變換分解為直軸電流和交軸電流分量，且使兩電流分量相互正交，同時(shí)對(duì)交直軸電流分量的幅值和相位進(jìn)行控制，可以獲得像直流電機(jī)一樣優(yōu)越、甚至比直流電動(dòng)機(jī)更好的動(dòng)態(tài)控制性能，另外，矢量控制經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展已經(jīng)十分成熟，在伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛；矢量控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要是原理簡單，動(dòng)態(tài)控制性能良好，缺點(diǎn)是在控制實(shí)現(xiàn)過程中要進(jìn)行各種坐標(biāo)變換，計(jì)算量比較大，另外此種控制方法會(huì)實(shí)時(shí)受到電動(dòng)機(jī)定子電阻、電感以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化的影響，基本上不可能實(shí)現(xiàn)完全解耦，從而影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，使控制效果變差。解決方法是加入各種先進(jìn)的控制算法，對(duì)控制器進(jìn)行智能化改進(jìn)，從而提高伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能與魯棒性。

（3）直接轉(zhuǎn)矩控制

二十世紀(jì)八十年代中期，德國專家提出“直接自控制”的高性能交流電動(dòng)機(jī)控制策略，此種控制策略不需要像矢量控制那樣對(duì)電動(dòng)機(jī)定子矢量電流進(jìn)行大量而復(fù)雜的解耦變換，再通過控制解耦獲得的交軸電流分量來間接的控制電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，它采用定子磁場(chǎng)定向的控制方式，對(duì)交流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制。此方式只受到電動(dòng)機(jī)定子繞組阻值的影響，對(duì)電動(dòng)機(jī)除定子繞組阻值之外的其他參數(shù)的變動(dòng)穩(wěn)定性好，解決了矢量控制受電動(dòng)機(jī)本體參數(shù)影響大的缺點(diǎn)。1995

年，ABB

公司首先把直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)應(yīng)用到了變頻器當(dāng)中，并作為一種高端產(chǎn)品出現(xiàn)在市場(chǎng)中，對(duì)矢量變頻器提出了挑戰(zhàn)。20

世紀(jì)末，開始有部分專家學(xué)者通過深入研究把直接轉(zhuǎn)矩控制理論引入到交流同步電動(dòng)機(jī)當(dāng)中，完成了直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)在交流同步電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的重大突破。直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，缺點(diǎn)是在轉(zhuǎn)速較低時(shí)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大。

（4）智能控制

智能控制理論是最近幾十年來的一種新興學(xué)科，它的迅速發(fā)展為交流永磁伺服控制技術(shù)的進(jìn)步注入了新鮮血液。智能控制技術(shù)由于其自身的理論特點(diǎn)，在非線性控制領(lǐng)域中比經(jīng)典控制理論更具有優(yōu)勢(shì)，在很多場(chǎng)合將會(huì)實(shí)現(xiàn)比經(jīng)典控制理論更好的控制特性。

3、電機(jī)模型

如圖

2-2

所示，給出了

PMSM的簡單模型。其中，A、B、C分別為

PMSM三相定子繞組，它們把整個(gè)空間均分為三份。在此，根據(jù)永磁同步電動(dòng)機(jī)的簡單模型以及其坐標(biāo)變換關(guān)系圖，獲得電的機(jī)的理想數(shù)學(xué)模型，不過要想獲得精確理想的電機(jī)數(shù)學(xué)模型是很難實(shí)現(xiàn)的，因此在建立數(shù)學(xué)模型之前，我們首先要對(duì)電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型影響很小的量進(jìn)行相應(yīng)的忽略及假設(shè)：

（1）忽略磁路鐵芯的磁飽和現(xiàn)象；

（2）忽略鐵芯磁滯與渦流損耗；

（3）忽略轉(zhuǎn)子上的阻尼繞組；

（4）不計(jì)溫度影響；

（5）假設(shè)氣隙磁場(chǎng)呈理想正弦分布。

圖1

PMSM

結(jié)構(gòu)簡化模型

當(dāng)

PMSM

三相定子繞組中通入三相交流電時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律和基爾霍夫定律可得

PMSM的定子電壓、定子磁鏈和轉(zhuǎn)子耦合磁鏈的方程分別如式所示：

式中、、——定子繞組相電壓；、、——定子繞組相電流；、、——定子繞組總磁鏈；、、——各繞組耦合磁鏈；

——定子繞組電阻；

——定子繞組電感；

——轉(zhuǎn)子磁鏈幅值。

電磁轉(zhuǎn)矩是電動(dòng)機(jī)對(duì)外輸出能量的重要依據(jù)，交流伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是否能快速穩(wěn)定的輸出給定的電磁轉(zhuǎn)矩是評(píng)價(jià)電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的重要指標(biāo)，PMSM的電磁轉(zhuǎn)矩方程表述如式所示：

將磁鏈方程代入上式中可得方程如下式所示：

在隱極式永磁同步電動(dòng)機(jī)中，=，代入上式中可以得到方程如下式所示：

由上式可以看出，通過對(duì)定子電流的控制，就可以控制

PMSM的轉(zhuǎn)矩。作用到電機(jī)軸上的電磁轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)載轉(zhuǎn)矩以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的變化關(guān)系可以用下面的電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程式來表示：

五、結(jié)束語

（1）交流伺服電動(dòng)機(jī)作為數(shù)控機(jī)床的新型執(zhí)行元件在國外已取得了很大的進(jìn)展,在我國提供性能好和可靠性高的交流伺服電動(dòng)機(jī),滿足數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的需要,是當(dāng)前的一個(gè)關(guān)鍵問題。

（2）從國外交流伺服電動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來看,應(yīng)優(yōu)先發(fā)展成本較低的同步型轉(zhuǎn)速可控的直流無刷電動(dòng)機(jī)。

（3）交流伺服電動(dòng)機(jī)的性能在很大程度上取決于電子控制技術(shù)的水平。應(yīng)力求采用數(shù)字控制和計(jì)算機(jī)控制,以克服交流伺服電動(dòng)機(jī)的不足之處。

（4）隨著交流伺服系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,交流伺服電動(dòng)機(jī)將會(huì)有很大的發(fā)展。在我國,交流伺服電動(dòng)機(jī)潛力的發(fā)掘和發(fā)展,尚需我們做大量的工作。

六、參考文獻(xiàn)

［1］

唐玉增.從第七屆歐洲國際機(jī)床展覽會(huì)看機(jī)床電器產(chǎn)品的發(fā)展（下).機(jī)床電器,1955

（3)

［2］

徐殿國,王宗培.幣明巨驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展概況.微電機(jī),1990（3）

［3］

周澤存．高電壓技術(shù)［M］．3

版.北京:中國電力出版社，2007．

［4］譚建成.永磁交流伺服技術(shù)及其進(jìn)展（1).微電機(jī),1990（3)

［5］邵曉強(qiáng).永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)力矩分析.微電機(jī),1991

（2)

第四篇：伺服控制總結(jié)大綱

1.伺服電機(jī)定義？其基本特征是什么？

① 伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。

② 聯(lián)系數(shù)控裝置與被控設(shè)備的中間環(huán)節(jié)，起著傳遞指令信息和反饋設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息的橋梁作用

伺服系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 精確的檢測(cè)裝置有多種反饋比較原理與方法高性能伺服電動(dòng)機(jī)寬調(diào)速范圍的速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

2.怎樣利用旋轉(zhuǎn)變壓器的鑒幅工作方式進(jìn)行角位移的測(cè)量？

當(dāng)勵(lì)磁電壓加到定子繞組時(shí)，通過電磁耦合，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電壓，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到使它的繞組磁軸與定子繞組磁軸垂直時(shí)，則轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電壓為零，當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組磁軸自垂直位置轉(zhuǎn)過一個(gè)角度θ時(shí)，這時(shí)轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)為： E2 =nV1sinθ= nVm sinωt sinθ

當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁軸平行時(shí)(即θ=90°)，轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢(shì)為最大，值為E2 = n Vm sinωt 通常采用的是正弦余弦旋轉(zhuǎn)變壓器，其定子和轉(zhuǎn)子繞組中各有互相垂直的兩個(gè)繞組，當(dāng)勵(lì)磁用兩個(gè)相位相差90°的電壓供電時(shí)，應(yīng)用迭加原理，在副邊的一個(gè)轉(zhuǎn)子繞組中磁通為： ф3=ф1 sinθ1 +ф2 cosθ1 而輸出電壓為u3 = n Vm sinωt sinθ1 + n Vm cosωt cosθ1= n Vm cos（ωt-θ1）

綜上可知 旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電壓的幅值嚴(yán)格地按轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)角θ的正弦(或余弦)規(guī)律變化，其頻率和勵(lì)磁電壓的頻率相同。因此，可以采用測(cè)量旋轉(zhuǎn)變壓器副邊感應(yīng)電壓的幅值或相位的方法，作為間接測(cè)量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角θ的變化。

3.提高光柵分辨精度的措施有哪些？

為了提高光柵分辨精度，線路采用了四倍頻的方案，所以光電元件為4只硅光電池(2CR型)，相鄰硅光電池的距離為W/4。當(dāng)指示光柵和標(biāo)尺光柵作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，硅光電池產(chǎn)生正弦波電流信號(hào)，但硅光電池產(chǎn)生的信號(hào)太小需經(jīng)放大才能使用，常用5G922差動(dòng)放大器，經(jīng)放大后其峰值有16伏左右。信號(hào)是放大了，但波形還近似正弦波，所以要通過射極耦合器整形，使之成為正弦和余弦兩路方波，然后經(jīng)微分電路獲得脈沖，由于脈沖是在方波的上升邊產(chǎn)生的，為了使0°，90°，180°及270°的位置上都得到脈沖，所以必須把正弦和余弦方波分別各自反相一次，然后再微分，這樣就可以得到四個(gè)脈沖。

4.三相永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)與一般的永磁有刷直流電動(dòng)機(jī)相比，在結(jié)構(gòu)上有什么不同？ 用裝有永磁體的轉(zhuǎn)子 → 取代有刷直流電動(dòng)機(jī)的定子磁極 用具有三相繞組的定子 → 取代電樞

用逆變器和轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器組成的電子換向器 →取代有刷直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械換向器和電刷

5.要得到圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，加在勵(lì)磁繞組和控制繞組上的電壓應(yīng)符合什么條件？ 當(dāng)勵(lì)磁繞組有效匝數(shù)和控制繞組有效匝數(shù)相等時(shí)，要求兩相電壓幅值相等，相位相差90度；當(dāng)勵(lì)磁繞組有效匝數(shù)和控制繞組有效匝數(shù)不相等時(shí)，要求兩相電壓相位相差90度，電壓幅值應(yīng)與匝數(shù)成正比。

6.對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求有哪些？

穩(wěn)定性好，精度高，快速響應(yīng)并無超調(diào)，低速大轉(zhuǎn)矩和調(diào)速范圍寬 穩(wěn)定性好 穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)過程后到達(dá)新的或者回復(fù)到原有的平衡狀態(tài)。

精度高 伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能跟隨輸入量的精確程度。

允許的偏差一般都在0.01~0.001mm(1~0.1)之間，高的可達(dá)到0.01~0.005m 快速響應(yīng)并無超調(diào) 是伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的標(biāo)志之一，即要求跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快： 一方面要求過渡過程時(shí)間短，一般在200ms以內(nèi)，甚至小于幾十毫秒，且速度變化時(shí)不應(yīng)有超調(diào)；另一方面是當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，要求過渡過程的前沿陡，即上升率要大，恢復(fù)時(shí)間要短，且無振蕩。這樣才能得到光滑的加工表面。低速大轉(zhuǎn)矩和調(diào)速范圍寬

機(jī)床的加工特點(diǎn)，大多是低速時(shí)進(jìn)行切削，即在低速時(shí)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。同時(shí)，為了適應(yīng)不同的加工條件，要求數(shù)控機(jī)床進(jìn)給能在很寬的范圍內(nèi)無級(jí)變化。這就要求伺服電動(dòng)機(jī)有很寬的調(diào)速范圍和優(yōu)異的調(diào)速特性。

7.步進(jìn)控制系統(tǒng)為什么常用開環(huán)形式？步進(jìn)控制系統(tǒng)有什么不足之處？

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)方便、可靠性高、制造成本低。適用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床和現(xiàn)有機(jī)床的數(shù)控化改造，且在中、小型機(jī)床和速度、精度要求不是很高的場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。

不足：步進(jìn)電機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對(duì)控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)的措施。步進(jìn)電機(jī)自身的噪聲和振動(dòng)較大，帶慣性負(fù)載的能力較差?？刂戚斎朊}沖數(shù)量、頻率及電機(jī)各相繞組的通電順序，可得到各種需要的運(yùn)行特性？

8.步進(jìn)控制系統(tǒng)主要由哪幾部分組成？各部分功能是什么？ 步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)主要由步進(jìn)控制器、功率放大器及步進(jìn)電機(jī)組成。步進(jìn)控制器是由緩沖寄存器、環(huán)形分配器、控制邏輯及正、反轉(zhuǎn)控制門等組成。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或稱脈沖電動(dòng)機(jī)，是一種將電脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移或直線位移的機(jī)電執(zhí)行元件。

步進(jìn)電機(jī)實(shí)際上是一個(gè)數(shù)字/角度轉(zhuǎn)換器，也是一個(gè)串行的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“一步”，這個(gè)固定的角度稱為步距角。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是步進(jìn)形式的，故稱為“步進(jìn)電動(dòng)機(jī)”。從步進(jìn)電機(jī)定子繞組所加的電源形式來看，與一般交流和直流電動(dòng)機(jī)也有區(qū)別，既不是正弦波，也不是恒定直流，而是脈沖電壓、電流，所以有時(shí)也稱為脈沖電動(dòng)機(jī)或電脈沖馬達(dá)。功率放大器的輸出直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制繞組

9.改變交流伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的方法有哪些? 改變交流伺服電機(jī)的相序。①改變控制電壓的相位或改變控制繞組的極性； ②改變勵(lì)磁繞組的特性。

10.感應(yīng)同步器由有哪些部分組成? 其測(cè)量原理是什么? 定尺，滑尺，正弦勵(lì)磁繞組，余弦勵(lì)磁繞組？ 感應(yīng)同步器工作原理

感應(yīng)同步器是一種檢測(cè)機(jī)械角位移或直線位移的精密傳感器。在伺服系統(tǒng)中，它提供被測(cè)部件偏移基準(zhǔn)點(diǎn)的角度和位置的測(cè)量電信號(hào)。感應(yīng)同步器有旋轉(zhuǎn)式和直線式兩種，前者用于測(cè)量角度后者用于測(cè)量長度，由于在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用直線式感應(yīng)同步器較多。而旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器的工作原理及使用方法與自整角機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器相似，它可以用于測(cè)量角度，但其精度比感應(yīng)同步器低些。11.步進(jìn)控制系統(tǒng)主要由哪幾部分組成？各有什么功能？

12.簡述伺服系統(tǒng)中直線位移或大角位移檢測(cè)常用器件有哪些？ 大角位移檢測(cè)或直線位移檢測(cè)，常用感應(yīng)同步器、光柵、磁尺

13.直流測(cè)速發(fā)電機(jī)與交流測(cè)速發(fā)電機(jī)性能上有什么區(qū)別？

異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：不需要電刷和換向器，因而結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)容易，慣量小，無滑動(dòng)接觸，輸出特性穩(wěn)定，精度高，摩擦轉(zhuǎn)矩小，不產(chǎn)生無線電干擾，工作可靠，正、反向旋轉(zhuǎn)時(shí)輸出特性對(duì)稱。其主要缺點(diǎn)是：存在剩余電壓和相位誤差，且負(fù)載的大小和性質(zhì)會(huì)影響輸出電壓的幅值和相位。

直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：沒有相位波動(dòng)，沒有剩余電壓，輸出特性的斜率比異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的大。其主要缺點(diǎn)是：由于有電刷和換向器，因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)不便，摩擦轉(zhuǎn)矩大，有換向火花，產(chǎn)生無線電干擾信號(hào)，輸出特性不穩(wěn)定，且正、反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸出特性不對(duì)稱。

14.比較普通變壓器和旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和功能有哪些不同。

普通變壓器（Transformer）是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和鐵芯（磁芯）。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。

旋轉(zhuǎn)變壓器（resolver/transformer）是一種電磁式傳感器，又稱同步分解器。它是一種測(cè)量角度用的小型交流電動(dòng)機(jī)，用來測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度，由定子和轉(zhuǎn)子組成。其中定子繞組作為變壓器的原邊，接受勵(lì)磁電壓，勵(lì)磁頻率通常用400、3000及5000HZ等。轉(zhuǎn)子繞組作為變壓器的副邊，通過電磁耦合得到感應(yīng)電壓。（百度）

15、旋轉(zhuǎn)變壓器的信號(hào)處理有哪兩種方式？ 鑒相型和鑒幅型兩種。若一臺(tái)三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其步距角為1.8度/0.9度，問 a: 1.8度/0.9度表示什么意思？

1.8度是整步,也就是電機(jī)轉(zhuǎn)一圈360度,就需要200步,0.9度是半步,如果驅(qū)動(dòng)器有半步輸出功能,這個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈就需要400步？ b：轉(zhuǎn)子齒數(shù)是多少？

c:寫出三相六拍運(yùn)行方式正反轉(zhuǎn)的通電順序

三相六拍通電方式通電順序?yàn)锳—AB—B—BC—C—CA—A。這種通電方式是單、雙相輪流通電。它具有雙三拍的特點(diǎn)，且通電狀態(tài)增加一倍，而使步距角減少一半。三相六拍步距角為15o。

d:在A相測(cè)得的電源頻率為300hz時(shí)，求三相三拍和三相六拍每分鐘的轉(zhuǎn)速為多少？（相數(shù)和拍數(shù)參數(shù)改變時(shí)要會(huì)）

設(shè)m為相數(shù)，z為轉(zhuǎn)子的齒數(shù)則齒距：

360?tb=z

因?yàn)槊客娨淮危催\(yùn)行一拍），轉(zhuǎn)子就走一步，各相繞組輪流通電一次，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距。故步距角：

?b?齒距齒距360???拍數(shù)KmKmz

若步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)z=40，按三相單三拍運(yùn)行時(shí)，K=1，m=3：

?b?360??3?1?3?40

360??0.9?2?5?40 若按五相十拍運(yùn)行時(shí)，則K=2，m=5，z=40 ?b?若步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通電的脈沖頻率為?(脈沖數(shù)/秒)步距角用弧度表示，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：

17.分析直流機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)的特點(diǎn)。直流伺服電動(dòng)機(jī)具有良好的啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速特性，可很方便地在寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑無級(jí)調(diào)速，故多采用在對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能要求較高的生產(chǎn)設(shè)備中。直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括三大部分：定子，轉(zhuǎn)子，電刷與換向片。

感應(yīng)電機(jī)：由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋三大部件組成，利用電磁感應(yīng)原理，通過定子的三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，以進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有如下特點(diǎn)：

1.電機(jī)輸出軸的角位移與輸入脈沖數(shù)成正比；轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比；轉(zhuǎn)向與通電相序有關(guān)。當(dāng)它轉(zhuǎn)一周后，沒有累積誤差，具有良好的跟隨性。

2.由步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡單、廉價(jià)，又非?？煽俊Ｍ瑫r(shí)，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。3.步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。

4.步進(jìn)電機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對(duì)控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)的措施。

5.步進(jìn)電機(jī)自身的噪聲和振動(dòng)較大，帶慣性負(fù)載的能力較差。控制輸入脈沖數(shù)量、頻率及電機(jī)各相繞組的通電順序，可得到各種需要的運(yùn)行特性。

伺服電機(jī) 精確的檢測(cè)裝置；有多種反饋比較原理與方法；高性能伺服電動(dòng)機(jī)；高調(diào)速范圍的調(diào)節(jié)系統(tǒng)

第五篇：伺服電機(jī)租賃合同

承租方：______________(簡稱甲方)

出租方：______________(簡稱乙方)

甲乙雙方本著平等互利的原則，經(jīng)過雙方充分協(xié)商，就承租設(shè)備特簽訂本協(xié)議。

一、租賃設(shè)備概況：

二、設(shè)備使用地點(diǎn)及工程項(xiàng)目：本租賃設(shè)備僅限于在用于工程。

三、本租賃設(shè)備的所有權(quán)和使用權(quán)：

1、乙方擁有對(duì)租賃設(shè)備的所有權(quán)。

2、甲方在租賃期內(nèi)在本合同規(guī)定的范圍內(nèi)擁有該租賃設(shè)備的使用權(quán)。

四、乙方向甲方出租設(shè)備并配備操作手人。

五、租金期限的計(jì)算：

1、設(shè)備的租賃時(shí)間自___________年_______月______日至___________年_______月_______日(或工程項(xiàng)目完工)止，甲方可根據(jù)工程進(jìn)度提前終止本租賃合同，但須提前________日通知乙方。租賃期滿，甲方將設(shè)備完好交給乙方辦理退場(chǎng)手續(xù)，若甲方繼續(xù)使用，應(yīng)在本合同期滿前________日內(nèi)重新續(xù)簽租賃協(xié)議。若甲方提前使用完畢，甲方應(yīng)在工程完工后書面形式通知乙方，乙方簽字確認(rèn)，到期按甲方規(guī)定辦退場(chǎng)手續(xù)。

六、機(jī)械設(shè)備的租賃費(fèi)計(jì)算方式：

(1)按實(shí)際工程量(單價(jià))，零星租賃臺(tái)班費(fèi)為_______________元/日，工作時(shí)間按照國家規(guī)定為1小時(shí);主油由方承擔(dān)。

(2)按包月制，雙班每月按_______________元/月，單班每月按_______________元/月，每月不再另外計(jì)算加班費(fèi)用。主油由方承擔(dān)。

(3)結(jié)算辦法：甲方根據(jù)機(jī)械管理人員、機(jī)械技術(shù)員的路單或三聯(lián)單對(duì)乙方車輛的實(shí)際出勤天數(shù)進(jìn)行每月底對(duì)賬，由甲乙雙方在單機(jī)核算表上簽字確認(rèn)，每月待業(yè)主支付甲方計(jì)量工程款后，甲方支付乙方一定比例費(fèi)用，其余年終結(jié)清。

(4)乙方辦理結(jié)算時(shí)，須提供符合甲方財(cái)務(wù)管理制度，齊全完整的發(fā)票。

七、租賃設(shè)備的使用、維修、保養(yǎng)和費(fèi)用：

1、設(shè)備在租賃期間所需用的各種維修保養(yǎng)、配件、副油、工資等所有一切費(fèi)用由乙方負(fù)責(zé)。

2、設(shè)備在租賃期間內(nèi)由甲方使用，乙方應(yīng)做好日常維修、保養(yǎng)，使設(shè)備保持良好狀態(tài)。

3、在施工過程中。設(shè)備出現(xiàn)大的故障，乙方應(yīng)積極進(jìn)行維修排除，設(shè)備因故障影響甲方施工的，甲方扣除乙方相應(yīng)天數(shù)(________日*1小時(shí))的租賃費(fèi)。

4、包月機(jī)械進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)，機(jī)械進(jìn)場(chǎng)后甲方保證乙方工作時(shí)間不少于1個(gè)月，少于1個(gè)月的甲方承擔(dān)乙方單趟運(yùn)費(fèi)，工作時(shí)間大于1個(gè)月的運(yùn)費(fèi)由乙方承擔(dān)。

八、乙方的責(zé)任和義務(wù)：

1、為甲方提供性能良好的設(shè)備，并購買相關(guān)設(shè)備和人員保險(xiǎn)，如發(fā)生意外甲方對(duì)此不負(fù)任何責(zé)任。

2、

設(shè)備進(jìn)入甲方施工現(xiàn)場(chǎng)后，乙方機(jī)手應(yīng)服從甲方施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員的調(diào)度與指揮，并遵守甲方施工現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)章制度，否則甲方有權(quán)利辭退。

3、乙方機(jī)手應(yīng)按設(shè)備操作流程操作并安全完成施工。

4、乙方機(jī)手應(yīng)每日嚴(yán)格填寫甲方單位派發(fā)的設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)施工表，甲方則需簽字認(rèn)可。

5、乙方人員如出現(xiàn)盜賣或破壞甲方財(cái)物的，應(yīng)該按盜賣或破壞甲方財(cái)物的金額的`雙倍進(jìn)行罰款，數(shù)額較大或情節(jié)嚴(yán)重的，交司法機(jī)關(guān)依法處理。

6、乙方施工沒有按甲方技術(shù)人員規(guī)定，違章或不合理施工造成的經(jīng)濟(jì)損失均由乙方承擔(dān)。

7、乙方車輛在使用中對(duì)甲方人員、財(cái)產(chǎn)造損害的，乙方應(yīng)賠償甲方因此造成的一切損失。

九、甲方的責(zé)任和義務(wù)：

1、甲方不得強(qiáng)迫乙方機(jī)手違章或超負(fù)荷作業(yè)。

2、乙方若違反合同約定，應(yīng)向甲方支付違約金_______________元。若違約金不足以彌補(bǔ)損失，還應(yīng)賠償損失。本合同所述違約金與賠償金甲方有權(quán)利從租賃費(fèi)中直接扣除。

十、違約責(zé)任：

甲、乙雙方必須嚴(yán)格履行本合同的各項(xiàng)條款，任何一方不得中途變更或單方隨意解除本合同。乙方若單方提前終止本合同，需提前三天書面通知甲方，否則，乙方按違約天數(shù)每天向甲方承擔(dān)________元違約金。

十一、爭(zhēng)議的解決：有關(guān)本合同的一切爭(zhēng)議，甲、乙雙方應(yīng)根據(jù)《中華人民共和國民法典》及其它相關(guān)法律的有關(guān)條款友好協(xié)商解決;協(xié)商不成，提交________________________市仲裁委員會(huì)解決問題。

十二、本合同未盡事宜，雙方在履行合同期間協(xié)商解決，本合同一式四份，雙方各執(zhí)兩份，雙方簽字并蓋章后生效。

十三、甲方有權(quán)根據(jù)工程情況隨時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行清退。

十四、安全生產(chǎn)、文明施工

1、乙方必須按照有關(guān)法律、甲方文件規(guī)定進(jìn)行安全施工，若非甲方造成的事故責(zé)任和因此發(fā)生的費(fèi)用由乙方承擔(dān)。

2、乙方必須完全按照甲方的要求文明施工，否則由此引發(fā)的經(jīng)濟(jì)責(zé)任由乙方全部承擔(dān)。

承租方(甲方)：_______________出租方(乙方)：_______________

委托代理人：_______________委托代理人：_______________

甲方聯(lián)系方式：_______________乙方聯(lián)系方式：_______________

乙方賬號(hào)：_______________

開戶銀行：_______________