伺服驱动系统工作原理PPT课件

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《进给伺服系统》课件

进给伺服系统的分类
总结词
进给伺服系统可以根据不同的分类标准进行分类，如按照控制方式、电机类型、反馈方式等。
详细描述
根据不同的分类标准，进给伺服系统可以分为多种类型。按照控制方式，可以分为开环控制和闭环控制；按照电机类型，可以分为直流电机伺服系统和交流电机伺服系统；按照反馈方式，可以分为模拟反馈和数字反馈。此外，还可以根据应用领域、功率大小等进行分类。不同类型的进给伺服系统具有不同的特点和应用范围，选择合适的类型对于实现高精度制造和加工至关重要。
位置检测器通常由传感器和信号处理电路组成。
传感器将物体的位置转换为电信号，信号处理电路将电信号转换为可处理的数字或模拟信号，以便控制器进行处理。
控制器的工作原理
控制器是一种用于控制系统的装置，它根据输入的信号和设定的参数来控制系统的输出。
在进给伺服系统中，控制器根据输入的指令和位置检测器的反馈信号来控制伺服电机的输出，以实现精确的位置控制。
VS
详细描述
智能伺服系统集成了传感器、控制器、执行器等多种技术，能够实现自适应控制、自主学习和自主决策等功能。未来，智能伺服系统将进一步拓展应用领域，提高系统的智能化水平和自适应性，满足不断变化的市场需求。
网络化伺服系统的发展趋势
总结词
网络化伺服系统是实现设备间高效通信和协同工作的关键技术。
机器人
机器人是进给伺服系统的另一个重要应用领域。
机器人的运动轨迹需要精确控制，进给伺服系统能够实现高精度的轨迹跟踪和定位。
在机器人中，进给伺服系统主要用于控制机器人的关节运动和末端执行器的位置。
此外，进给伺服系统还可以提高机器人的稳定性和动态性能，使其能够更好地适应复杂的工作环境。

数控伺服系统PPT课件( 27页)

•
14、一个人的知识，通过学习可以得到;一个人的成长，就必须通过磨练。若是自己没有尽力，就没有资格批评别人不用心。开口抱怨很容易，但是闭嘴努力的人更加值得尊敬。
•
15、如果没有人为你遮风挡雨，那就学会自己披荆斩棘，面对一切，用倔强的骄傲，活出无人能及的精彩。
•
5、人生每天都要笑，生活的下一秒发生什么，我们谁也不知道。所以，放下心里的纠结，放下脑中的烦恼，放下生活的不愉快，活在当下。人生喜怒哀乐，百般形态，不如在心里全部淡然处之，轻轻一笑，让心更自在，生命更恒久。积极者相信只有推动自己才能推动世界，只要推动自己就能推动世界。
•
15、只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。
•
5、从来不跌倒不算光彩，每次跌倒后能再站起来，才是最大的荣耀。
•
6、这个世界到处充满着不公平，我们能做的不仅仅是接受，还要试着做一些反抗。
•
7、一个最困苦、最卑贱、最为命运所屈辱的人，只要还抱有希望，便无所怨惧。
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8、有些人，因为陪你走的时间长了，你便淡然了，其实是他们给你撑起了生命的天空；有些人，分开了，就忘了吧，残缺是一种大美。
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11、这个世界其实很公平，你想要比别人强，你就必须去做别人不想做的事，你想要过更好的生活，你就必须去承受更多的困难，承受别人不能承受的压力。
•
12、逆境给人宝贵的磨炼机会。只有经得起环境考验的人，才能算是真正的强者。自古以来的伟人，大多是抱着不屈不挠的精神，从逆境中挣扎奋斗过来的。
•
13、不同的人生，有不同的幸福。去发现你所拥有幸运，少抱怨上苍的不公，把握属于自己的幸福。你，我，我们大家都可以经历幸福的人生。
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6、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。

《伺服驱动技术》课件

伺服驱动技术
汇报人：
目录
添加目录标题
伺服驱动技术概述
伺服驱动系统的组成
伺服驱动技术的原理
伺服驱动技术的性能指标
伺服驱动技术的应用案例
添加章节标题
伺服驱动技术概述
伺服驱动技术是一种通过控制电机的转速、位置和转矩来精确控制机械运动的技术。
伺服驱动技术广泛应用于工业自动化、机器人、数控机床等领域。
航空航天：用于控制航天器的姿态和轨道
汽车电子：用于控制汽车的电子系统，如刹车、转向等
19世纪末，直流伺服电机诞生
20世纪初，交流伺服电机出现
20世纪50年代，数字伺服技术开始发展
20世纪70年代，交流伺服技术逐渐成熟
20世纪80年代，交流伺服技术广泛应用于工业自动化领域
21世纪初，伺服驱动技术向智能化、网络化方向发展
汽车电子：用于汽车电子设备的控制，如电动助力转向系统、电子稳定系统等
伺服驱动技术的未来发展
趋势：智能化、网络化、集成化
挑战：技术瓶颈、成本压力、市场竞争
发展趋势：高性能、高精度、高可靠性
挑战：技术更新、人才短缺、市场变化
提高响应速度：通过优化控制算法和硬件设计，提高伺服驱动系统的响应速度。提高精度：通过采用高精度传感器和精密控制算法，提高伺服驱动系统的精度。提高稳定性：通过优化控制算法和硬件设计，提高伺服驱动系统的稳定性。提高智能化水平：通过采用人工智能技术，提高伺服驱动系统的智能化水平。
伺服控制器是伺服驱动系统的核心部件，负责接收控制信号并输出相应的控制电流。
伺服控制器的工作原理是通过接收来自上位机的控制信号，经过处理后输出相应的控制电流，控制伺服电机的转速和转矩。

伺服电机及其控制原理-PPT

开环伺服控制回路
位置控制控制器（ＮＣ装置）
步进驱动器
步进马达
指令脉冲
脉冲马达
１脉冲＝１步进角
例步进角０.３６°的情况１脉冲 → ０.３６°的动作
１０００脉冲 → ３６０°（１圈）
开环伺服控制回路
位置控制控制器（ＮＣ装置）
步进驱动器
步进马达
位置＝脉冲数速度＝脉冲频率
42
问题8：伺服电机过热（电机烧毁）。
原因：1、负载惯性（负荷）太大，增大电机和控制器的容量；2、设备（机械）松动、脱落，重新确认设备（机械）各部件；3、与驱动器接线错误，确认电机和控制器名牌，根据说明书检查是否接线错误。4、电机轴承故障。5、电机故障（接地、缺相等）
43
3.1 伺服控制器概述
伺服驱动器（servo drives）又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。
44
伺服控制器的作用
1、按照定位指令装置输出的脉冲串，对工件进行定位控制。 2、伺服电机锁定功能：当偏差计数器的输出为零时，如果有外力
34
需要我们注意的是：伺服电机实际使用当中，必须了解电
机的型号规格，确认好电机编码器的分辨率，才能选择合适的伺服控制器。
35
松下伺服电机常见故障分析
问题1：对伺服电机进行机械安装时，应该注意什么问题？
由于每台伺服电机都带有编码器，它是一个十分容易碎的精密光学器件，过大的冲击力会使其破坏。因而在安装的过程中要避免对编码器使用过大的冲击力。
开环伺服系统结构简图
数控装置发出脉冲指令，经过脉冲分配和功率放大后，驱动步进电机和传动件的累积误差。因此，开环伺服系统的精度低，一般可达到0.01mm左右，且速度也有一定的限制。

伺服驱动ppt

① 调速范围宽，在大的速度范围内运转稳定。
一般要求速比可达1:10000，最低稳
定运转速度nmin≤0.1r/min。
② 负载特性硬，抗扰动能力强。
能保证切削过程中受负载冲击时速度
不变，尤其在低速时，应有足够的负载能力。
第4章伺服驱动系统
③ 反应速度快。
一般要求，伺服响应时间为几十毫秒，
箱、滚珠丝杠驱动工作台运动，其运动
的位移量与指令脉冲数成正比，运动速
度与脉冲的频率成正比。
第4章伺服驱动系统
4.2.1 步进电动机
步进电动机的特点
步进电动机是一种将电脉冲信号
转换成相应角位移的机电执行元件。给
一个电脉冲信号，步进电动机就回转一
个固定的角度，称为一步，所以称为步
进电动机。由于其转动角度由脉冲个数
第4章伺服驱动系统
其主要缺点如下：（1）使用不当时，会引起 “失步”或
“过冲”。（2）运转时有振动和噪音。（3）额定转速较低，最高频率一般不超
过18kHz。
第4章伺服驱动系统
2. 步进电动机的分类
（1）反应式步进电动机
反应式步进电机的定子和转子由硅
钢片或其他软磁材料制成，定子上有励磁绕
荡现象。且其快速性好，动态精度高，传动机构的非线性
因素对系统的影响小。因此被广泛采用。但如果传动机构
的误差过大或其误差不稳定，则数控系统难以补偿。如由
传动机构的扭曲变形所引起的弹性间隙，因其与负载力矩
有关，故无法补偿。由制造与安装所引起的重复定位误差
以及由于环境温度与丝杠温度变化所引起的丝杠螺距误差
指令脉冲环形分配器
步进电动机
步进电动机功率放大器

交流伺服驱动器原理及调试PPT培训课件

交流伺服驱动器在自动化生产线中通常用于控制机床、装配机械、包装机械等设备的运动部分，实现精确的位置控制和速度控制。
在机器人领域的应用
01
机器人需要具备高度灵活性和精确性的运动能力，交流伺服驱动器能够满足这些要求，从而提高机器人的工作性能。
02
交流伺服驱动器在机器人领域中通常用于控制机器人的关节、手臂、行走等部分的运动，实现精确的姿态控制和轨迹跟踪。
在故障。
听诊法
仔细听驱动器运行时的声音，判断是否存在异常响动或噪音
。
触摸法
通过触摸驱动器的外壳，感受其温度和振动情况，判断是否
存在异常。
替换法
用正常工作的部件替换可能存在故障的部件，以确定故障部
位。
驱动器的寿命与可靠性
寿命预测
预防性维护
根据驱动器的使用情况和维护状况，预测其使用寿命，提前进行更换或维修。
调试步骤与方法
初始参数设置
速度控制调试
根据设备实际情况，对交流伺服驱动器的参数进行初始设置，如电机型号、控制模式等。
调整速度控制环的参数，测试电机的转速和响应，确保电机能够按照指令要求进
调整位置控制环的参数，测试电机的定位精度和跟随性能，确保电机能够准确跟踪指令位置。
02
交流伺服驱动器的调试
调试前的准备工作
01
02
03
了解设备参数
熟悉交流伺服驱动器的规格、性能参数以及控制要求，以便更好地进行调试。
检查硬件连接
确保交流伺服驱动器与电机、编码器等设备的连接正确、牢固，无短路或断路现象。
准备调试工具
准备必要的调试工具，如示波器、万用表、螺丝刀等，以便在调试过程中进行测量和调整。

交流伺服驱动ppt课件

伺服连接－输入输出(I/O)接口
HSV系列伺服有六种输出信号：
①伺服使能
②报警清除 ③偏差计数器清零
④指令脉冲禁止 ⑤CCW驱动禁止 ⑥CW驱动禁止
集电极开路输出；
低电平有效。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用
动
力电
S
源T
整流器
控 AC220V
制电
AC220V
开关电源
源
指令信号
直流 P
制动 N
控制平台
交流
逆
U
变器
V
电
W
机
PG
经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用
交流伺服驱动器系统电气原理结构图
伺服连接－位置控制方式
脉冲输入接口的两种驱动方式比较：
差分驱动方式的抗干扰能力强于单端驱动方式，推荐使用，尤其是在信号电缆较长时；
采用单端驱动方式，会使动作频率降低。
根据脉冲量输入电路，驱动电流10～15mA，限定外部
电源最大电压25V的条件，确定电阻R的数值。
经验数据：VCC=24V，R=1.3~2k； VCC=12V，R=510～820Ω； VCC=5V， R=82~120Ω 。
HSV系列伺服产品的发展
模拟、数字混合型交流伺服驱动
HSV-9型伺服
(三相220V输入)
全数字型交流伺服、主轴驱动器系列
HSV-16型伺服 (三相220V输入, 集成开关电源)

第三章伺服驱动技术 ppt课件

只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电动机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向、很容易用微机实现数字控制。
2020/10/28
18
1）可变磁阻(VR-Variable Reluctance)型
该类电动机由定子绕组产生的反应电磁力吸引用软磁钢制成的齿形转子作步进驱动，其定子1与转子2由铁心构成，没有永久磁铁，定子上嵌有线圈，转子朝定子与转子之间磁阻最小方向转动，并由此而得名可变磁型。
主要用于：机械设备位置、速度的动态控制。
2020/10/28
4
伺服系统的结构组成及分类
伺服系统的结构组成：
输入＋－
控制器
驱动元件
被控对象
输出
检测装置伺服系统的组成
2020/10/28
5
伺服系统的结构组成及分类
控制器
根据输入信号和反馈信号决定控制策略。
驱动元件将输入能量转化为机械能，驱动被控对象
第三章
伺服驱动技术
伺服系统的结构组成及分类典型驱动元件及其控制功率驱动接口
2020/10/28
1
CP
伺服驱动技术
2020/10/28
伺第服一系节统的结构组成及分类
2
精品资料
伺服驱动技术
根据控制指令信息，控制驱动元件，使机械系统的运动部件按照指令要求运动的一种控制技术。
2通020运/10/输28 机械。
14
关于伺服电动机
电气伺服系统的执行元件，把电信号转换为机械运动。
对伺服电动机的要求：具有较宽而平滑的调速范围；具有较硬的机械特性和良好的调节特动机
2020/10/28
步进电动机直流伺服电动机交流伺服电动机

伺服系统总结(电机和驱动)ppt课件

；...
8
(1) 液压伺服控制系统液压伺服控制系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、不同方向的动作，完成各种设备不同的动作需要。液压伺服控制系统按照偏差信号获得和传递方式的不同分为机-液、电-液、气-液等,其中应用较多的是机-液和电-液控制系统。按照被控物理量的不同,液压伺服控制系统可以分为位置控制、速度控制、力控制、加速度控制、压力控制和其他物理量控制等。液压控制系统还可以分为节流控制(阀控)式和容积控制(泵控)式。在机械设备中,主要有机-液伺服系统和电-液伺服系统。
伺服系统介绍
；...
1
目录
伺服系统概述
系统结构原理以及分类
伺服电机
伺服驱动
编码器以及制动方式介绍
伺服与步进区别
伺服选型
；...
2
一、伺服系统概述
伺服系统(servomechanism)又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。
；...
10
(4) 电液伺服控制系统它是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。最常见的有电液位置伺服系统、电液速度控制系统和电液力(或力矩)控制系统。以上是我们常用到的四种伺服系统，他们的工作原理和性能以及可以应用的范围都有所区别，各有自己的特点和优缺点。因此在选择或者购买的时候，就需要根据系统的需要以及需要控制的参数和实现的性能，通过计算后在选择合适的产品。

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电流检测
速度/位置检测
ia ib
保护电路
电源
22
.
工作原理
伺服驱动系统是典型的反馈控制系统，它遵循反馈控制系统的一般规律。
下图是一个典型的反馈控制系统。
r(t)为给定量，y(t)为反馈量，e(t)为误差信号， u(t)为输出量，G(s)为被控对象的S模型，H(s) 为反馈滤波器的传递函数。
20
r(t)
e(t)
-
y(t)
校正 H (s)
u(t)
G(s)
为了能快速准确的响应，控
制环都设计成闭环，即反馈控制
环，如上图所示，G(s)为被控对
象的模型函数，H(s)为反馈通道
的传递函数。r(t)输入，u(t)是输
出。
.
工作原理
随着微电子技术、电力电子技术，嵌入式计算技术的进步，现代的伺服系统大多设计为数字伺服系统。
23
r(t)
e(t)
校正
-
y(t)
u(t)
G(s)
H (s)
.
工作原理
伺服驱动系统通常设计成三闭环控制器，三闭环是指电流环、速度环和位置环。
设计成三闭环是为了达到能动态响应的目的，电流环能快速跟踪电流指令，速度环快速跟随速度指令，位置环对执行机构进行精确的定位。
24
.
工作原理
下图为伺服驱动系统的三闭环控制原理框图；控制器包含ACR、ASR、APR三个控制环；外环的输出作为内环的输入；可以达到快速响应电流、速度和位置的目的。
19
.
工作原理
直流伺服的依据
根据物理学的知识，我们知道，位移是速度的积分，速度是加速度的积分，为了达到快速、精确的位置控制的目的，控制器对速度和加速度都要快速准确的响应。加速度和转矩成正比，而转矩又正比于电流，所以，我们要设计三个控制环，分别对电流、速度和位置进行控制。三个环的其中部分环或全部参与控制，构成了伺服驱动器的几种工作模式。
14
.
接口说明
485接口：从左到右分别是伺服使能信号24V地，24V电源输出，机壳地，模拟地，485B，485A。
15
.
接口说明
LED指示灯：由红黄绿三种颜色的指示灯的各种组合来指示伺服系统运行中的状态，详细的说明见产品使用说明书。
16
.
接口说明
24V 电源输入
CAN接口 RS232接口
.
接口说明
L1 L2 L3 PE
三相交流电源输入口（线电压275V±10%）L1 - L2 - L3，机壳地PE；
10
.
接口说明
U V W RB+ RB- ZK+ ZK- PE
功率输出接口U,V,W；泄放电阻接口RB+,RB-；吸收电容接口ZK+,ZK-；机壳地PE；
11
.
接口说明
PT100
地址编码
复位按钮
12
数字IO
485接口 LED指示灯
.
接口说明
地址编码：从左到右是高位到低位，能表示015个地址码。
数字IO：从左到右分别是OSD00和 24V地。
13
.
接口说明
数字IO：从左到右分别是伺服使能信号24V地，24V电源输出，空位，模拟指令- ，模拟指令+，数字输出信号OSD01 ，电机报警信号 MOTORALARM，伺服就绪信号SVREADY，数字输入ISD00，ISD01， START ，ENP0。
数字伺服系统需要硬件和软件配合来完成伺服系统的所需的功能。
硬件是伺服系统的骨架，软件是伺服系统的灵魂，通常，硬件是给伺服系统实现功能提供了条件，软件实现具体的算法。
2
S T
伺服驱动
系统硬件
原理框图。
整流滤波电路
通讯接口
IGBT/IPM
Motor
隔离及驱动电路 MCU CPLD
通讯功能：通常有RS485、CAN、数字IO、模拟IO等接口功能，使其能和其它控制设备进行信息交换。
5
.
主要功能
编码器接口：为了便于和编码器的连接，一些伺服驱动器具有编码器接口功能。
旋转变压器接口：一些伺服驱动器的使用条件比较恶劣，要求采用旋转变压器作为速度或位置反馈部件，此时，需要具有旋转变压器接口功能。
伺服驱动系统工作原理
阜特科技内部讲义讲师：谭勇
.
1
内容
基本概念组成部分工作原理
2
.
定义
“伺服”一词源于希腊语“奴隶(SERVO)”的意思。伺服系统：是使物体的位置、方位、状态等输出，
能够跟随输入量（或给定值）的任意变化而变化的自动控制系统。伺服是指装置跟随指令的能力，驱动是指它能通过功率器件驱动电动机运转，所以，很多时候有伺服驱动器、伺服驱动系统的说法。
直流伺服的依据
等效电路如右所示，直流电机的电压平衡公式如右所示，R为电机绕组等效电阻，L为电机绕组等效电感，e为感应电动势。
u
R
L
u Ri L di e dt
Motor
当电压平衡时，又由于电阻比较小，u≈e。e跟电机本身有关，当电机选定后，和转速成正比，所以，控制电压就相当于控制了转速。因此，调速的依据是改变加在电机绕组上的电压。
6
.
组成——以我们的伺服为例
伺服驱动系统由机械及电子两部分组成。
机械部分是指其外壳、底板、支撑件及连接件等。
电子部分包括硬件及软件。
硬件通常由控制处理电路、信号驱动电路、功率驱动电路、检测、保护及主电路等组成。
伺服系统的所有功能都是软件配合硬件一起完成的。
7
.
外形图
8
.
外形图
9
3
.
主要功能
采样：对指令、电流、速度、温度等模拟信号进行采样，以便微处理单元（MCU）能对它进行计算处理。
计算：对模拟信号进行滤波处理；根据接收的数字信号、模拟采样结果等，进行变换、计算及处理，得到输出信号，用于功率驱动。
4
.
主要功能
驱动控制：按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的力矩、速度及位置都能得到灵活方便的控制。
旋变接口
17
.
接口说明
24V电源输入，上 +下-。
CAN接口：从左到右分别为CAN-，CAN+，模拟地。
RS232接口：从左到右分别为机壳地，模拟地，232TX，232RX。
旋变接口：从左到右分别为EXC+，EXC-，SIN+，SIN-，COS+， COS-，模拟地，+5V输出。
18
.
工作原理
θref
nref
APR
-
-
Iref
ASR -
U1I
ACR
Rs Ls
Ki Kv
1 ωr Jzs 1
1θ is
25
.
工作原理
设计伺服驱动系统的关键任务之一，是要设计合适的控制器（调节器）；