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建模仿真与相似原理 建模仿真与相似原理 第5章 第5章 伺服驱动系统的建模和仿真 伺服驱动系统的建模和仿真 11 5.伺服驱动系统的建模和仿真 5.伺服驱动系统的建模和仿真 本章主要教学内容 本章主要教学内容 5.1伺服驱动系统的模型和控制特点 5.1伺服驱动系统的模型和控制特点 5.2基于传递函数的伺服控制系统建模与仿真 5.2基于传递函数的伺服控制系统建模与仿真 5.3基于状态空间模型的控制系统设计 5.3基于状态空间模型的控制系统设计 *5.4模糊控制系统设计及仿真 *5.4模糊控制系统设计及仿真 22 5.1 伺服驱动系统的模型和控制特点 5.1 伺服驱动系统的模型和控制特点 伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系 统。数控机床的伺服系统是指以机床移动部件的位移和速度为 控制对象的自动控制系统。 常见的伺服系统有开环与闭环系统之分，直流与交流伺服系 统之分，进给伺服与主轴伺服驱动系统之分，电液伺服与电气 伺服系统之分。 伺服系统是一种执行机构，它接受来自数控装置的进给指令 信号，经变换、调节和放大后驱动执行件，转化为直线或旋转 运动。伺服系统一般由伺服电机、伺服驱动装置、机械传动装 置、位置检测装置等组成。 33 5.1 伺服驱动系统的模型和控制特点 5.1 伺服驱动系统的模型和控制特点 （1）进给驱动 控制机床各坐标轴的切削进给运动，是一种精密的位置跟踪与 定位系统，它包括速度控制，也是一般概念的伺服驱动系统。 （2）主轴驱动 控制机床主轴的旋转运动和切削过程中的转矩和功率，一般以 速度控制为主。对C坐标功能的主轴驱动也需要位置控制。 （3）辅助驱动 在各类加工中心或多功能数控机床中，控制刀库、料库等辅助 系统，多采用简易的位置控制。 44 5.1 伺服驱动系统的模型和控制特点 5.1 伺服驱动系统的模型和控制特点 组成：伺服电机 驱动信号控制转换电路 电子电力驱动放大模块 位置调节单元 速度调节单元 电流调节单元 检测装置 一般闭环系统为三环结构：位置环、速度环、电流环。 位置调节 速度调节 电流调节 转换驱动 M 工作台 电流反馈 G 速度反馈 55 位置反馈 5.1 伺服驱动系统的模型和控制特点 5.1 伺服驱动系统的模型和控制特点 位置、速度和电流环均由调节控制模块、检测和反馈部分组成。 电力电子驱动装置由驱动信号产生电路和功率放大器组成。 严格来说： 位置控制包括位置、速度和电流控制； 速度控制包括速度和电流控制。 位置调节 速度调节 电流调节 转换驱动 M 工作台 电流反馈 G