伺服电机与伺服控制系统原理精选.ppt

课题二伺服电机与伺服控制系统原理 指导老师：段建中 学生：虎鑫 学号：12007240649 2012-3-15 基本概念的介绍与举例 伺服电机原理介绍 伺服控制系统介绍 总结 “伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思。 伺服系统应用举例（2） 机械手手臂伸缩运动的电液伺服系统原理图。 伺服系统应用举例（1） 伺服电机 伺服电机（servo motor ） 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，它的转矩和转速受信号电压控制。当信号电压的大小和相位发生变化时，电动机的转速和转动方向将非常灵敏和准确地跟着变化。当信号消失时，转子能及时地停转。 伺服电机的分类 直流电机原理 一、直流电机原理 一、直流电机的原理 改进后的绕线 直流电机的励磁方式 直流电机的基本方程式 电气系统的电动平衡方程 2. 机械系统的转矩平衡方程 实例：直流伺服系统 实例：直流伺服系统 实例：直流伺服系统 实例：直流伺服系统 实例：直流伺服系统 系统因果方程拉氏变换为 实例：直流伺服系统 晶闸管调节电路 全数字式PWM 主要内容 1．晶闸管调速系统 常用于大功率及要求不很高的直流伺服电机调速控制。 7.3 直流伺服电机及其速度控制 U*n 主要内容 速度 调节器 电流 调节器 触发脉冲 发生器 可控硅 电流反馈 速度反馈 电流检测 编码器 电机 + - Un In I*n + - US 控制 回路 主回路：可控硅整流放大器：整流、放大、驱动，使电机转动。 速度环：速度调节，作用：好的静态、动态特性。 电流环：电流调节，作用：系统快速性、稳定性改善。 触发脉冲发生器：产生移相脉冲，使可控硅触发角前移或后移。 7.3 直流伺服电机及其速度控制 4 6 2 7 9 11 1 3 5 8 12 10 A B C M Ⅰ Ⅱ UM UD KM KM + - 主回路由大功率晶闸管构成的三相全控桥式反并接可逆电路，分成二大部分（ Ⅰ和 Ⅱ ），每部分内按三相桥式连接，二组反并接，分别实现正转 和反转。 各有一个可控硅同时导通，形成回路。 7.3 直流伺服电机及其速度控制 1、3、5在正半周导通， 2、4、6在负半周导通。每组内（即二相间）触发脉冲相位相差120o，触发脉冲的顺序：1-2-3-4-5-6，相邻之间相位差60o。为保证合闸后两个串联可控硅能同时导通，或已截止的相再次导通，采用双脉冲控制。即每个触发脉冲在导通60o后，再补发一个辅助脉冲；也可以采用宽脉冲控制，宽度大于60o，小于120o。 7.3 直流伺服电机及其速度控制 只要改变可控硅触发角（即改变导通角），就能改变可控硅的整流输出电压，从而改变直流伺服电机的转速。 触发脉冲提前，增大整流输出电压；触发脉冲延后，减小整流输出电压。 u a c b c a b a) b) c) d) 1 3 5 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ωt u b 2 4 6 b c a ωt ωt ωt ωt 1 1 3 3 5 5 1 1 3 3 6 2 2 4 4 6 6 2 2 4 1 3 5 2 4 6 120° 120° 180° 60° 1 3 2 4 60° 60° 5 6 α 主要内容 2．PWM调速控制系统 利用大功率晶体管的开关作用，将直流电压转换成一定频率的方波电压，加到直流电动机的电枢上；通过调整控制方波脉冲宽度来改变电枢的平均电压，从而调节电机的转速。 控制电路简单，不需附加关断电路，开关特性好。 广泛应用中、小功率直流伺服系统。 周期不变 脉宽 脉宽 脉宽 脉宽 平均直流电压 U ωt 周期不变 7.3 直流伺服电机及其速度控制 主要内容 直流电机电压的平均值: T—脉冲周期， Ton—导通时间 7.3 直流伺服电机及其速度控制 脉宽调制（PWM）系统组成： 主要内容 速度 调节器 电流反馈 脉宽 调制 基极 驱动 功 放 振荡器 电流 调节器 M 速度指令 三相交流电 整流 速度反馈 Usr USC U△ Ub 7.3 直流伺服电机及其速度控制 控制回路： 速度调节器；电流调节器；固定频率振荡器及三角波发生器；脉宽调制器和基极驱动电路。 区别： 与晶闸管调速系统比较，速度调节器和电流调节