伺服驅(qū)動(dòng)控制原理

時(shí)間：2022-10-26作者：福建科盛共創(chuàng)機(jī)電設(shè)備有限公司瀏覽：101

一 伺服電機(jī)

1. 概念

伺服電機(jī)，按控制命令的要求、對(duì)功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動(dòng)裝置輸出的力矩、速度和位置控制的非常靈活方便。

由于它的“伺服”性能，因此它就被命名為伺服電機(jī)。其功能是將輸入的電壓控制信號(hào)轉(zhuǎn)為軸上輸出的角位移和角速度驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。

伺服電機(jī)一般分為兩大類(lèi)：直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)。

2. 交流伺服電機(jī)

2.1 結(jié)構(gòu)

2.2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。

交流伺服電機(jī)在沒(méi)有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)只有勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)。當(dāng)有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)，在負(fù)載恒定的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化，當(dāng)控制電壓的相位相反時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)。

3. 直流伺服電機(jī)

3.1結(jié)構(gòu)

3.2 工作原理

直流伺服電機(jī)的工作原理與普通的直流電機(jī)工作原理基本相同。依靠電樞氣流與氣隙磁通的作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。通常采用電樞控制方式，在保持勵(lì)磁電壓不變的條件下，通過(guò)改變電壓來(lái)改變轉(zhuǎn)速。電壓越小轉(zhuǎn)速越低，電壓為零時(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)殡妷簽榱銜r(shí)，電流也為零，所以電機(jī)不會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，既不會(huì)出現(xiàn)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

直流伺服電機(jī)在數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用很多，但是直流伺服電機(jī)也有一定的缺點(diǎn)：它的電刷和換向器易磨損；電機(jī)較高轉(zhuǎn)速的限制，應(yīng)用環(huán)境的限制；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高。

二 伺服驅(qū)動(dòng)器

1. 概念

伺服驅(qū)動(dòng)器又稱(chēng)為伺服放大器或放大器，是將從控制器輸入的脈沖信號(hào)或模擬量信號(hào)經(jīng)內(nèi)部計(jì)算放大后輸出給電機(jī)的裝置。

2. 結(jié)構(gòu)及原理

伺服驅(qū)動(dòng)器主要有伺服控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、通訊接口單元組成。其中伺服控制單元包括位置控制器、速度控制器、轉(zhuǎn)矩和電流控制器等。

伺服驅(qū)動(dòng)器大體可以劃分為功能比較獨(dú)立的功率板和控制板兩個(gè)模塊。功率板是強(qiáng)電部分，其中包括兩個(gè)單元，一是功率驅(qū)動(dòng)單元IPM用于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，二是開(kāi)關(guān)電源單元為整個(gè)系統(tǒng)提供數(shù)字和模擬電源?？刂瓢迨侨蹼姴糠?，是電機(jī)的控制**也是伺服驅(qū)動(dòng)器技術(shù)**控制算法的運(yùn)行載體?？刂瓢逋ㄟ^(guò)相應(yīng)的算法輸出PWM/PFM信號(hào)，作為驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，來(lái)改變逆變器的輸出功率，以達(dá)到控制交流伺服電機(jī)的目的。

伺服驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)&控制原理

2.1 功率驅(qū)動(dòng)單元

功率驅(qū)動(dòng)單**先通過(guò)三相全橋整流電路對(duì)輸入的三相電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直流電，再通過(guò)逆變器變頻為可控的交流電來(lái)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)。

功率驅(qū)動(dòng)單元的整個(gè)過(guò)程可以簡(jiǎn)單的說(shuō)就是AC-DC-AC的過(guò)程。整流單元（AC-DC）主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐贰?/p>

2.2 控制單元

控制單元是整個(gè)交流伺服系統(tǒng)的**,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩和電流控制器。所采用的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)除具有快速的數(shù)據(jù)處理能力外，還集成了豐富的用于電機(jī)控制的**集成電路，如A/D轉(zhuǎn)換器、PWM發(fā)生器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器電路、異步通訊電路、CAN總線收發(fā)器以及高速的可編程靜態(tài)RAM和大容量的程序存儲(chǔ)器等。

PID控制示意

2.3 驅(qū)動(dòng)控制方式

（1）PWM 控制（沙迪克驅(qū)動(dòng)器）

PWM控制技術(shù)：對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來(lái)代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。

優(yōu)點(diǎn)：

1）噪音低；

2）滿負(fù)載時(shí)效率高且能工作在連續(xù)導(dǎo)電模式；

3）紋波電壓小；

4）開(kāi)關(guān)頻率固定，所以噪聲濾波器設(shè)計(jì)比較容易，消除噪聲也較簡(jiǎn)單；

5）控制方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)容易。

缺點(diǎn)：

1）PWM由于誤差放大器的影響，回路增益及響應(yīng)速度受到限制，PFM具有較快的響應(yīng)速度；

2）PWM在低負(fù)荷時(shí)效率較低。

（2）PFM控制（松下驅(qū)動(dòng)器）

調(diào)制信號(hào)的頻率隨輸入信號(hào)幅值而變化，其占空比不變。由于調(diào)制信號(hào)通常為頻率變化的方波信號(hào)，因此，PFM也叫做方波FM。

優(yōu)點(diǎn)：

1）PFM相比較PWM主要優(yōu)點(diǎn)在于效率；

2）PFM具有靜態(tài)功耗小的優(yōu)點(diǎn)；

3）沒(méi)有限流的功能也不能工作于連續(xù)導(dǎo)電方式；

4）與PWM相比，PFM的輸出電流??；

對(duì)于外圍電路一樣的PFM和PWM而言,其峰值效率PFM與PWM相當(dāng),但在峰值效率以前,PFM的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)**PWM的效率,這是PFM的主要優(yōu)勢(shì)

缺點(diǎn)：

1）濾波困難（諧波頻譜太寬）；

2）PFM的頻率**PWM的頻率,會(huì)造成輸出紋波比PWM偏大；

3）PFM控制相比PWM控制，價(jià)格要貴。


福建科盛共創(chuàng)機(jī)電設(shè)備有限公司專(zhuān)注于工業(yè)自動(dòng)化模塊,伺服驅(qū)動(dòng),傳感器等

• 詞條

  詞條說(shuō)明

• MOOG穆格D661-4697C/G15JOAA5VSX2HA伺服閥

  福建科盛共創(chuàng)機(jī)電設(shè)備有限公司穆格伺服閥D661-4697C/G15JOAA5VSX2HA是一款具有高性能和高可靠性的伺服閥，它采用了高精度控制技術(shù)，具有較高的控制精度和響應(yīng)速度，能夠快速地對(duì)液壓系統(tǒng)的壓力、流量、方向等參數(shù)進(jìn)行精確控制。同時(shí)，美國(guó)穆格伺服閥還采用了**的電子控制技術(shù)，具有良好的穩(wěn)定性和可靠性，能夠滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種要求。D661-6347C(G23JOAA4NSX2HA)伺服閥+插

• MOOG穆格D661-4651/G35JOAA6VSX2HA伺服閥

  福建科盛共創(chuàng)機(jī)電設(shè)備有限公司儲(chǔ)料工式機(jī)器常用于制造較大的容器。DIGIPACK根據(jù)儲(chǔ)料擊電子尺反控制口模開(kāi)度，ICD縱坐標(biāo)顯示儲(chǔ)料工位置，橫坐標(biāo)顯示口模開(kāi)度。連續(xù)式機(jī)器通常有多個(gè)模頭，DIGIPACK根據(jù)工作循環(huán)時(shí)間控制口模開(kāi)度，此時(shí)LCD縱坐標(biāo)顯示循環(huán)時(shí)間，通常是以切動(dòng)作作為一個(gè)完整循環(huán)的開(kāi)始。D661-6532E/G45JOCA6VSX2HAD661-6449D661-4651/G35JOAA

• 傳感器—電渦流式傳感器！

  一、概述電渦流傳感器能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化計(jì)量工具。電渦流傳感器能準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)體（必須是金屬導(dǎo)體）與探頭端面之間靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的相對(duì)位移變化。二、背景在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)械的狀態(tài)分析，振動(dòng)研究、分析測(cè)量中，對(duì)非接觸的高精度振動(dòng)、位移信號(hào)，能連續(xù)準(zhǔn)確地采集到轉(zhuǎn)子振動(dòng)狀態(tài)的多種參數(shù)。如軸的徑向振動(dòng)、振幅以及軸向位置。從轉(zhuǎn)子

• 西門(mén)子6ES7516-3AN01-0AB0模塊

  福建科盛共創(chuàng)機(jī)電設(shè)備有限公司一直以來(lái)都注重于服務(wù)，自2015年創(chuàng)立以來(lái)，科盛共創(chuàng)的員工充分理解客戶(hù)的需求并竭盡全力為之服務(wù)?？尚刨?lài)的科盛共創(chuàng)專(zhuān)業(yè)銷(xiāo)售人員，將為客戶(hù)的采購(gòu)工作提供全面解決方案。充足的產(chǎn)品庫(kù)存確保全部產(chǎn)品現(xiàn)貨供應(yīng)，隨時(shí)隨地幫您解決工作難題。西門(mén)子S7-300/400系列可編程控制器是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中SIEMENS采取了多層次抗干擾措施，使系統(tǒng)能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下