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直流伺服电机原理PPT
直流伺服电机原理PPT

发布时间:2022-08-18 01:12:36 来源:玩球软件外围 作者:世界杯外围体育投注网

内容简介:  第十章鸿晟信合对2022-2026年中国伺服电机行业发展前景及趋势预测分析  图表242020年外商直接投资不含银行、证券、保险领域及其增长速度  图表402011、2015、2018和2020年中国伺服电机下业占比对比  图表43中国伺服电机企业业务布局及竞争力评价一  图表44中国伺服电机企业业务布局及竞争力评价二  图表1672018-2021年科力尔电机集团股份有限公司总资产及净资产规模  图表1702019-2020年科力尔电机集团股份有限公司营业收入分行业、产品、地区  图表1712020-2021年科力尔电机集团股份...

  第十章鸿晟信合对2022-2026年中国伺服电机行业发展前景及趋势预测分析

  图表242020年外商直接投资不含银行、证券、保险领域及其增长速度

  图表402011、2015、2018和2020年中国伺服电机下业占比对比

  图表43中国伺服电机企业业务布局及竞争力评价一

  图表44中国伺服电机企业业务布局及竞争力评价二

  图表1672018-2021年科力尔电机集团股份有限公司总资产及净资产规模

  图表1702019-2020年科力尔电机集团股份有限公司营业收入分行业、产品、地区

  图表1712020-2021年科力尔电机集团股份有限公司营业收入分行业、产品、地区

  图表1722018-2021年科力尔电机集团股份有限公司营业利润及营业利润率

  图表1742018-2021年科力尔电机集团股份有限公司短期偿债能力指标

  图表1772018-2021年南京埃斯顿自动化股份有限公司总资产及净资产规模

  图表1782018-2021年南京埃斯顿自动化股份有限公司营业收入及增速

  图表1802019-2020年南京埃斯顿自动化股份有限公司营业收入分行业、产品、地区

  图表1812020-2021年南京埃斯顿自动化股份有限公司营业收入分行业、产品、地区

  图表1822018-2021年南京埃斯顿自动化股份有限公司营业利润及营业利润率

  图表1842018-2021年南京埃斯顿自动化股份有限公司短期偿债能力指标

  图表1852018-2021年南京埃斯顿自动化股份有限公司资产负债率水平

  图表1872018-2021年武汉华中数控股份有限公司总资产及净资产规模

  图表1902019-2020年武汉华中数控股份有限公司营业收入分行业、产品、地区

  图表1922018-2021年武汉华中数控股份有限公司营业利润及营业利润率

  图表1972018-2021年卧龙电气驱动集团股份有限公司总资产及净资产规模

  图表1982018-2021年卧龙电气驱动集团股份有限公司营业收入及增速

  图表2022018-2021年卧龙电气驱动集团股份有限公司营业利润及营业利润率

  图表2042018-2021年卧龙电气驱动集团股份有限公司短期偿债能力指标

  图表2052018-2021年卧龙电气驱动集团股份有限公司资产负债率水平

  图表2102019-2020年深圳拓邦股份有限公司营业收入分行业、产品、地区

  图表2112020-2021年深圳拓邦股份有限公司营业收入分行业、产品、地区

  图表2182018-2021年浙江方正电机股份有限公司总资产及净资产规模

  图表2212019-2020年浙江方正电机股份有限公司营业收入分行业、产品、地区

  图表2222020-2021年浙江方正电机股份有限公司营业收入分行业、产品、地区

  图表2232018-2021年浙江方正电机股份有限公司营业利润及营业利润率

  图表2282018-2021年上海鸣志电器股份有限公司总资产及净资产规模

  图表2322018-2021年上海鸣志电器股份有限公司营业利润及营业利润率

  及其驱动技术》、《伺服系统“电流环、速度环、控制环”三环控制分析》...

  及其驱动技术:伺服电机的定子和转子由永磁体或铁芯线圈构成。定子磁场和转子磁场相互作用产生力矩,使电机带动负载运动,从而通过磁的形式将电能转换为机械能。

  的测试标准,方便同行业的同事能够高效的工作,从而了解电机运行过程中的步骤,希望能对大家有一定的帮助

  系统(servomechanism)指经由闭环控制方式达到对一个机械系统的位置、速度和加速度的控制。一个

  [1] 向晓汉, 宋昕. 变频器与步进/伺服驱动技术完全精通教程[M]. 第1版. 北京:化学工业出版社, 2015b.

  [2] 梁森, 欧阳三泰, 王侃夫. 自动检测技术及应用[M]. 第3版. 北京:机械工业出版社

  注意伺服系统既可以是开环控制方式也可以是闭环控制方式。

  被控对象、执行器和控制器负载、伺服电动机和功率放大器、控制器和反馈装置。

  微特电机与普通电机没有本质区别其主要作用是完成控制信号的传递和转换注重高精度和快速响应。微特电机分为驱动微电机和控制电机驱动微电机在电力拖动系统中作为执行机构使用伺服电机即为驱动微电机。

  角度位置传感器以确定各个时刻转子磁极相对于定子绕组转过的角度从而控制电动机的运行。伺服系统常用的检测元件以

  光电编码器最为常见。光电编码器在交流伺服电动机控制中起了三个方面的作用

  增量式每转过单位的角度就发出一个脉冲信号

  绝对式对应一圈运动部件的每一运动位置都有一个对应的编码常以多位二进制码来表示通过外部记圈器件可以进行多个位置的记录和测量。需要注意的是绝对式编码器有单圈式和多圈式之分

  其光电码盘转动超过360°时编码器回到原点因此只能用于旋转范围360°以内的测量

  旋转圈数可由靠锂电池驱动的寄存器保存也可采用类似钟表的齿轮结构来记忆圈数前者被称作“假绝对”后者则被称之为“真绝对”。

  掉电保持功能即使断电之后再重新上电也能读出当前位置的绝对编码数据。单圈绝对式编码器断电后电机移动超过半圈后会导致位置丢失多式绝对值编码器断电后电机移动超过2048圈后会导致位置丢失。

  从这一角度来说若搭载单圈绝对式编码器的伺服电机所驱动的机构其行程若超过一圈则实质效果同增量式编码器无异都记不住位置。

  增量式码盘刻线c;其值等于编码器一转所发出的脉冲数例如2500线个脉冲。这说明伺服电机转一圈所需脉冲数是固定的且与电机自带编码器参数相关。严格来讲

  A相、B相、Z相旋转输出脉冲电压三相脉冲各自独立A相和B相脉冲量相等但是A相和B相之间存在一个90°电气角的一周期为360°的电气角相位差可以根据这个相位差来判断编码器旋转的方向是正转还是反转正转时A相超前B相90°先进行相位输出反转时B相超前A相90°先进行相位输出。Z相为一圈一个脉冲电压。

  只有增量式编码器具备倍频功能。绝对式码盘在任意位置都可给出与位置相对应的数字转角输出量不存在四倍频的问题。

  方波输出有两种单相编码器输出一相脉冲正交编码器输出两相相位相差90度的脉冲在0度、90度、180度、270度相位角,这四个位置有上升沿和下降沿。

  以正交编码器为例4倍频的意义在于在1/4T方波周期就可以有方向变化的判断这样1/4的T周期就是最小测量步距通过电路对于这些上升沿与下降沿的判断,可以4倍于PPR读取位移的变化,这就是方波的四倍频。这种判断也可以用逻辑来做0代表低1代表高A/B两相在一个周期内变化是0 00 11 11 0 。这种判断不仅可以4倍频还可以判断移动方向。

  从经济性来讲采用倍频电路可以有效提高分辨率而不增加旋转编码器的光栅数从而减少旋转编码器的制作难度和成本。

  需要注意的是四倍频2500线增量式编码器转一圈同样需要输入10000个脉冲。

  在伺服应用中用联轴器来连接电机和负载就是刚性连接而用同步带或者皮带来连接电机和负载就是

  响应时间电气系统的响应时间即给定一个位置、速度、转矩指令到电机运行至该位置、速度、转矩的时间。

  在位置模式下用力让电机偏转如果伺服系统的响应速度够快当伺服系统刚刚检测到偏差就立即输出一个较大的反向力则电机偏转角度较小说明伺服系统刚性较强。

  任何旋转物体均有惯量存在惯量大小直接反应旋转时加/减速所需转矩大小及时间长短。因此选用电机时必须计算出电机的负载惯量才能据此选择所需电机的规格。如若选定的电机无法在希望的加速时间到达预定转速必定是电机输出转矩不符合负载的需求须加大电机的输出转矩。

  力对刚体转动的影响不仅与力的大小和方向有关还与力相对于转矩的位置有关为了描述力对刚体转动的作用需要引入力对转轴的力矩这一新的物理量。

  转矩即转动力矩一般指旋转的物体所受到的力矩。

  任何元件在转矩的作用下必定产生某种程度的扭转变形因此习惯上又常把转动力矩叫扭转力矩简称扭矩。

  指的是转子本身的惯量即转动惯量只跟转动半径和物体质量有关分为大、中、小惯量从响应角度来讲电机的转子惯量应小为好从负载角度来看电机的转子惯量越大越好。

  负载的转动惯量对伺服电机传动系统的刚性影响很大负载惯量比越大伺服允许的刚性等级越低。固定增益下伺服刚性相对转动惯量比过高时易引起机械共振反之则电机响应速度迟钝。为此需要做到惯量匹配即设置合适的负载惯量比。一般是要调控制器增益改变系统响应进而达到惯量匹配也可以选用刚性较高的机台以避免机械共振机台具有的容许响应频率。

  脉冲当量是指控制器输出一个定位控制脉冲时所产生的定位控制移动的位移。即

  。线性运动是指距离圆周运动是指角度。脉冲当量越小定位控制的分辨率越高加工精度也越高。所有的定位控制位移量以脉冲量为单位计算脉冲数。

  伺服的控制方式有3种分别是位置控制、速度控制和转矩控制。1、转矩控制电流环/单环 控制转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。主要应用于需要严格控制转矩的场合在转矩模式下驱动器的运算最小动态响应最快。

  通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制。速度控制包含了速度环和电流环。任何模式都必须使用电流环电流环是控制的跟本。

  位置控制三环控制伺服中最常用的控制。位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小通过脉冲的个数来确定转动的角度类似步进电机也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值外部模拟量的输入。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制所以一般应用于定位装置。位置控制模式下系统进行了所有 3 个环的运算此时的系统运算量最大动态响应速度也最慢。

  转矩控制是指伺服驱动器仅对电机的转矩进行控制速度控制是指驱动器仅对电机的转速和转矩进行控制位置控制是指驱动器对电机的转速、转角和转矩进行控制

  第一环为电流环最内环此环完全在伺服驱动器内部进行其PID常数已被设定无需更改。电流环的输入是速度环PID调节后的输出电流环的输出就是电机的每相的相电流。**电流环的功能为对输入值和电流环反馈值的差值进行PD/PID调节。**电流环的反馈来自于驱动器内部每相的霍尔元件。电流闭环控制可以抑制起、制动电流加速电流的响应过程。

  第三环为位置环最外环。位置环的输入就是外部的脉冲。**位置环的功能为对输入值和位置环反馈值的差值进行P调节。**位置环的反馈来自于编码器反馈的脉冲信号经过“偏差计数器”的计算后得到的。位置调节器APR其输出限幅值是电流的最大值决定着电动机的最高转速。

  位置环、速度环的参数调节没有什么固定的数值由很多因素决定。

  多环控制系统调节器的设计方法是从内环到外环逐个设计各环调节器使每个控制环都是稳定的从而保证整个控制系统的稳定性每个环节都有自己的控制对象分工明确易于调整。这种设计的缺点在于对最外环控制作用的响应不会很快。

  伺服电机三环电流环、速度环、位置环控制原理及参数调节

  关于位置或速度响应频率的选择必须由机台的刚性及应用的场合来决定一般而言高频度定位的机台或要求精密加工的机台需要设定较高的响应频率但设定较高的响应频率容易引发机台的共振因此有高响应需求的场合需要刚性较高的机台以避免机械共振。在未知机台的容许响应频率时可逐步加大增益设定以提高响应频率直到共振音产生时再调低增益设定值。

  本参数决定位置回路的应答性KPP 值设定越大位置回路响应频率越高对于位置命

  本参数决定速度控制回路的应答性KVP 设越大速度回路响应频率越高对于速度命

  KVI 越大对固定偏差消除能力越佳过大的设定容易引发机台的抖动。

  负载惯性比越大速度回路的响应频率会下降必须加大 KVP 以维持速度的响应频率

  可降低位置误差量并缩短定位的整定时间但过大的设定容易造成定位过冲的现象。

  位置前馈增益位置环的前馈增益大控制系统的高速响应特性提高但会使系统的位置不稳定容易产生振荡速度比例增益设置值越大增益越高刚度越大相同频率指令脉冲条件下速度滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调

  速度积分时间常数设置值越小积分速度越快。

  速度反馈滤波因子数值越大截止频率越低电机产生的噪音越小数值越小截止频率越高速度反馈响应越快。

  两大类。采用电流闭环控制后二者具有相同的控制对象数学模型。因此

  对于闭环伺服控制系统常用串联校正或并联校正方式进行动态性能的调节。校正装置串联配置在前向通道的校正方式称为

  串联校正一般把串联校正单元称作调节器所以又称调节器校正若校正装置与前向通道并行称为并联校正

  a4.1调节器校正常用的调节器有PD调节器、PI调节器和PID调节器。设计中根据实际伺服系统的特征进行选择。

  步进电机多运行于开环控制伺服电动机运行于闭环控制。使用步进电机的场合要么不需要位置反馈要么在其他设备上进行位置反馈

  伺服电机控制精度和定位高于步进电机伺服电机低频特性好过载能力大响应时间短

  步进电机只能接受脉冲信号二私服电动机可以接受模拟信号、脉冲信号和总线通信信号

  伺服电机和步进电机常被搞混二者外形相似区别点在于伺服电机尾部的反馈装置此外步进电机一般都是一个引出线c;伺服电机由于带编码器所以有2个引线;编码线;。

  **2021.9.4 ** 对全文结构进行调整更新了“绝对式编码器”部分、“电机刚性”部分与“负载惯量比”部分。


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