伺服知識(shí)問(wèn)答

1、浙江東能電子科技有限公司1交流伺服知識(shí)問(wèn)答交流伺服知識(shí)問(wèn)答問(wèn)（問(wèn)（1）：）：交流伺服系統(tǒng)簡(jiǎn)介？交流伺服系統(tǒng)簡(jiǎn)介？伺服來(lái)自英文單詞Servo，指系統(tǒng)跟隨外部指令進(jìn)行人們所期望的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)要素包括位置、速度和力矩。伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從液壓、氣動(dòng)到電氣的過(guò)程，而電氣伺服系統(tǒng)包括伺服電機(jī)、反饋裝置和控制器。在20世紀(jì)60年代，最早是直流電機(jī)作為主要執(zhí)行部件，在70年代以后，交流伺服電機(jī)的性?xún)r(jià)比不斷提高，逐漸取代直流電機(jī)成為伺服系統(tǒng)的主導(dǎo)執(zhí)行電

2、機(jī)。交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)伺服系統(tǒng)），是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)，例如數(shù)控機(jī)床等。使用在伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)要求具有響應(yīng)速度快、定位準(zhǔn)確、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（使用在機(jī)電系統(tǒng)中的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，為了能夠和絲杠等機(jī)械部件直接相連。伺服電機(jī)有一種專(zhuān)門(mén)的小慣量電機(jī)，為了得到極高的響應(yīng)速度。但這類(lèi)電機(jī)的過(guò)載能力低，當(dāng)使用在進(jìn)給伺服系統(tǒng)中時(shí)，必須加減速裝置。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量反映了系統(tǒng)的加速度特性，在選擇伺服電機(jī)時(shí)，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)

3、慣量不能大于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的3倍。）較大等特點(diǎn)，這類(lèi)專(zhuān)用的電機(jī)稱(chēng)為伺服電機(jī)。當(dāng)然，其基本工作原理和普通的交直流電機(jī)沒(méi)有什么不同。該類(lèi)電機(jī)的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)單元稱(chēng)為伺服驅(qū)動(dòng)單元，有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)為伺服，一般其內(nèi)部包括電流、速度和位置閉環(huán)。伺服系統(tǒng)，是基于國(guó)外高端伺服技術(shù)開(kāi)發(fā)出適合于國(guó)內(nèi)環(huán)境的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有性能優(yōu)異、可靠性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、織襪機(jī)械、紡織機(jī)械、繡花機(jī)、雕刻機(jī)械等領(lǐng)域，在這些要求高精度高動(dòng)態(tài)性能以及小體積的場(chǎng)合，應(yīng)用交流永磁同步電機(jī)（

4、PMSM）的伺服系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。其中，PMSM具備十分優(yōu)良的低速性能、可以實(shí)現(xiàn)弱磁高速控制，調(diào)速范圍寬廣、動(dòng)態(tài)特性和效率都很高。交流伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)可以從調(diào)速范圍、定位精度、穩(wěn)速精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)和運(yùn)行穩(wěn)定性等方面來(lái)衡量。伺服系統(tǒng)調(diào)速范圍一般的在1:5000～1:10000；定位精度一般都要達(dá)到1個(gè)脈沖；穩(wěn)速精度，尤其是低速下的穩(wěn)速精度，比如給定1rpm時(shí)，可以達(dá)到0.01rpm以?xún)?nèi)；動(dòng)態(tài)響應(yīng)方面，通常衡量的指標(biāo)是系統(tǒng)最高響應(yīng)頻率，即

5、給定最高頻率的正弦速度指令，系統(tǒng)輸出速度波形的相位滯后不超過(guò)90或者幅值不小于50％。應(yīng)用在特定要求高的一些場(chǎng)合，目前國(guó)內(nèi)主流產(chǎn)品的頻率在200～500Hz。運(yùn)行穩(wěn)定性方面，主要是指系統(tǒng)在電壓波動(dòng)、負(fù)載波動(dòng)、電機(jī)參數(shù)變化、上位控制器輸出特性變化、電磁干擾、以及其他特殊運(yùn)行條件下，維持穩(wěn)定運(yùn)行并保證一定的性能指標(biāo)的能力。浙江東能電子科技有限公司32.驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器伺服驅(qū)動(dòng)器是用來(lái)控制伺服電機(jī)的是伺服電機(jī)的控制部分。伺服驅(qū)動(dòng)器大體可以劃分為功

6、能比較獨(dú)立的兩個(gè)模塊：驅(qū)動(dòng)模塊和控制模塊兩部分。驅(qū)動(dòng)模塊是強(qiáng)電部分，用于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，同時(shí)也為控制模塊提供直流電源；控制模塊是弱電部分，是電機(jī)的控制核心，也是伺服驅(qū)動(dòng)器的技術(shù)核心（控制算法）的遠(yuǎn)行載體。其功能是完成伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制，包括力矩、速度和位置等。一般伺服都有三種控制方式：速度控制方式，轉(zhuǎn)矩控制方式，位置控制方式。速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來(lái)控制的。位置控制是通過(guò)發(fā)脈沖來(lái)控制的。如果您對(duì)電機(jī)的速度、位置都沒(méi)有要求，只要輸出一

7、個(gè)恒轉(zhuǎn)矩，當(dāng)然是用轉(zhuǎn)矩模式。如果對(duì)位置和速度有一定的精度要求，而對(duì)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩不是很關(guān)心，用轉(zhuǎn)矩模式不太方便，用速度或位置模式比較好。如果上位控制器有比較好的閉環(huán)控制功能，用速度控制效果會(huì)好一點(diǎn)。如果本身要求不是很高，或者，基本沒(méi)有實(shí)時(shí)性的要求，用位置控制方式對(duì)上位控制器沒(méi)有很高的要求。就伺服驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)速度來(lái)看，轉(zhuǎn)矩模式運(yùn)算量最小，驅(qū)動(dòng)器對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)最快；位置模式運(yùn)算量最大，驅(qū)動(dòng)器對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)最慢。運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)態(tài)性能有比較高的要求時(shí)

8、，需要實(shí)時(shí)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整。那么如果控制器本身的運(yùn)算速度很慢（比如PLC，或低端運(yùn)動(dòng)控制器），就用位置方式控制。如果控制器運(yùn)算速度比較快，可以用速度方式，把位置環(huán)從驅(qū)動(dòng)器移到控制器上，減少驅(qū)動(dòng)器的工作量，提高效率（比如大部分中高端運(yùn)動(dòng)控制器）；如果有更好的上位控制器，還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制，把速度環(huán)也從驅(qū)動(dòng)器上移開(kāi)，這一般只是高端專(zhuān)用控制器。以下分別介紹下這三種控制方式：1、位置控制：位置控制模式一般是通過(guò)外部輸入的脈沖的頻率來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度

9、的大小，通過(guò)脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，也有些伺服可以通過(guò)通訊方式直接對(duì)速度和位移進(jìn)行賦值。由于位置模式可以對(duì)速度和位置都有很?chē)?yán)格的控制，所以一般應(yīng)用于定位裝置。應(yīng)用領(lǐng)域：如數(shù)控機(jī)床、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械等等。2、速度模式：通過(guò)模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時(shí)速度模式也可以進(jìn)行定位，但必須把電機(jī)的位置信號(hào)或直接負(fù)載的位置信號(hào)給上位反饋以做運(yùn)算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測(cè)位置信號(hào)，此

10、時(shí)的電機(jī)軸端的編碼器只檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，位置信號(hào)就由直接的最終負(fù)載端的檢測(cè)裝置來(lái)提供了，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動(dòng)過(guò)程中的誤差，增加了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。3、轉(zhuǎn)矩控制：轉(zhuǎn)矩控制方式是通過(guò)外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來(lái)設(shè)定電機(jī)軸對(duì)外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，具體表現(xiàn)為例如10V對(duì)應(yīng)5Nm的話，當(dāng)外部模擬量設(shè)定為5V時(shí)電機(jī)軸輸出為2.5Nm:如果電機(jī)軸負(fù)載低于2.5Nm時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，外部負(fù)載等于2.5Nm時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)，大于2.5Nm時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)（通