第四章 机电一体化系统执行元件的选择与设计续.ppt

4.7 交流伺服电机控制 交流伺服系统优点： 1) 无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。 2) 定子绕组散热比较方便。 3) 惯量小，易于提高系统的快速性。 4) 适应于高速大力矩工作状态。 5) 同功率下有较小的体积和重量。 1.位置控制方式 指令脉冲（PULS）、指令符号（SIGN）、清除脉冲（CLR）。 2.速度控制方式 模拟电压信号（-5V~+5V）到速度信号输入端就可以控制交流伺服电机的速度。 3.扭矩控制方式 模拟电压信号（-5V~+5V）到扭矩信号输入端就可以控制交流伺服电机的扭矩。 （a）控制信号连接方式 （b）控制信号波形 图4-32 交流伺服驱动器位置控制方式 图4-33 交流伺服驱动器速度控制方式 图4-34 交流伺服驱动器扭矩控制方式 第1 章 机电一体化系统设计绪论 4.8 电-气比例阀、伺服阀 电-气比例阀和伺服阀种类： 压力式比例/伺服阀、流量式比例/伺服阀。 压力式比例/伺服阀：将输给的电信号线性地转换为气体压力； 流量式比例/伺服阀：将输给的电信号转换为气体流量。 4.8.1滑阀式电气方向比例阀 流量式四通或五通比例控制阀可以控制气动执行元件在两个方向上的运动速度，这类阀也称方向比例阀， 直流比例电磁铁1、阀芯2、阀套3、阀体4、位移传感器5和控制放大器6 图4-35 方向比例控制阀结构 控制放大器的主要作用是： 1) 将位移传感器的输出信号进行放大； 2) 比较指令信号Ue和位移反馈信号Uf，得到两者的差植?U； 3) 将?U放大，转换为电流信号I输出。此外，为了改善比例阀的性能，控制放大器含有对反馈信号Uf和电压差?U的处理环节。比如状态反馈控制和PID调节等。 4.8.2 滑阀式二级方向伺阀 动圈式二级方向伺服阀：主要由动圈式力马达、喷嘴挡板式气动放大器、滑阀式气动放大器、反馈弹簧等组成。 喷嘴档板气动放大器做前置级，滑阀式气动放大器做功率级。 图4-36 动圈式二级方向伺服阀 4.8.3 动圈式压力伺服阀 动圈式力马达1、喷嘴2、挡板3、固定节流口4、阀芯5、阀体6、复位弹簧7、租尼孔8 图4-37是一种压力伺服阀 压力伺服阀：将电信号成比例地转换为气体压力输出。 （a）一个周期的脉冲波 （b）调制量与平均输出关系 图4-39 一个周期的脉冲波及调制量 与平均输出的关系 4.8.4 脉宽调制伺服阀 脉宽调制气动伺服阀： 一种数字式伺服控制，采用的控制阀是开关式气动电磁阀，与模拟式伺服阀不同。 图4-38 脉宽调制 伺服系统方块图 1-电磁铁；2-衔铁；3-阀芯；4-阀体；5-反馈弹簧；6-气缸。 图4-40 滑阀式脉宽调制伺服阀的结构原理图 该系统可以根据输入的电信号使气缸活塞在任意位置定位。 4.8.5 电—气比例伺服系统的应用实例 （柔性定位伺服气缸、位置伺服控制系统 ） （a）系统原理图 （b）系统方块图 1、2–气缸；3–位移传感器；4-控制放大器 图4-41 柔性定位伺服气缸原理图 4.9 电-液比例阀、伺服阀 4.9.1 电液伺服阀 电液伺服阀： 由电气—机械转换器和液压放大器两部分组成。阀的输入为小功率电流信号，输出为大功率的液压信号。 图4-42 电液伺服阀的基本构成 永久磁铁1、导磁体2、衔铁3、控制线圈4和弹簧管5 图4-43 QDY电液伺服阀 无电流信号输入时，永久磁铁1在a、b、c、d四个气隙中形成的磁通Φg是相同的，衔铁3由弹簧管5支撑在上、下导磁体2的中间位置，此时挡板9处于两个喷嘴6的中间，控制压力p1P=p2P，滑阀7在反馈杆10小球的约束下也处于中位置。当输入控制电流信号时，控制线圈4便产生相应的控制磁通Φc，在图2-43所示情况下，气隙b、c中Φc与Φg方向相同，而a、d中Φc与Φg方向相反，致使b、c中的合成磁通大于a、d中的合成磁通，于是在衔铁上产生一个逆时针方向的磁力矩，使其绕弹簧管中心逆时针偏转，使挡极向右偏移，结果使控制压力p2P大于p1P，推动滑阀左移，同时使反馈杆产生弹性变形，又对衔铁挡板组伴形成一个反向力矩，当作用在衔铁挡板组件上的磁力矩、弹簧管阻力矩、反馈杆反力矩相平衡时，滑阀便停在一个平衡位置上，输出相应流量。在阀的负载压力一定时，输出流量大小决定于输入控制电流大小，输出流量的方向亦由输入控制电流方向决定。 由于滑阀的位置是通过反馈杆的变形力反馈到衔铁上使诸力平衡所决定的，所以也称为力反馈式电液伺服阀。又因为采用两