伺服系统ppt教学课件.pptx

5.1 概述; 伺服系统是自动控制系统的一类，它的输出变量通常是机械或位置的运动，它的根本任务是实现执行机构对给定指令的准确跟踪，即实现输出变量的某种状态能够自动、连续、精确地复现输入指令信号的变化规律。 伺服系统是机电一体化系统及产品中的重要组成部分。;◆ 按系统结构特点划分：单回路伺服系统、多回路伺服系 统 和 开环伺服系统、半闭环伺服系统、闭环伺服系统。;;二、伺服系统类型;三、伺服系统的基本要求;三、伺服系统的基本要求;◆ 精度; 快速响应性是衡量伺服系统动态性能的另一项重要指标。快速响应性有两方面含义，一是指动态响应过程中，输出量跟随输入指令信号变化的迅速程度；二是指动态响应过程结束的迅速程度。;三、伺服系统的基本要求;5.2 伺服系统的执行元件及控制;一、执行元件类型及特点;一、执行元件类型及特点;一、执行元件类型及特点;二、伺服电机及其控制;直流调速系统; 直流电机电刷间的电动势 ， 其中 为一对磁极的磁通， 是与电机结构有关的常数，n 为电枢的转速。 直流电机电枢绕组中的电流与磁通 相互作用产生电磁力和电磁力矩 其中 是与电机结构有关的常数，Ia为电枢电流。;直流调速系统;直流调速系统;式中 为占空比;直流调速系统;直流调速系统;直流调速系统;直流调速系统;直流调速系统;直流调速系统;（2）无刷直流电机工作原理简介;直流调速系统;;;;;式中：;;;;;;;;;;;（2）交流异步电机调速;;; 由异步电机转速公式可知，改变电机交变电源的频率便可实现电机速度的调节。但是在异步电机调速时，除了改变电机的转速外，还希望保持每极磁通 为额定值不变。 磁通太弱，没有充分利用电动机的铁芯，是一种浪费，磁通太强，又会使铁芯饱和，导致励磁电流过大，严重时会因绕组过热而损坏电机。另外，保持 为额定值不变，可保持电动机的输出转矩基本不变，使电动机在调速范围内有较好的机械特性。 ;; —定子频率，Hz；;;;;;; 在生产机械对调速系统的动、静态性能要求不高的工业应用中（如风机、水泵的节能等），异步电机的调速控制可以采用转速开??恒压频比带低频电压补偿的控制方案（恒 控制）。 对于在对调速系统动、静态性能有中等要求的应用场合，可以在调速控制系统中引入测速电机，构成转速闭环转差频率控制的变频调速系统（恒 控制）。 对于那些对调速性能的动、静态特性要求较高的应用场合，一般采用矢量控制变频调速系统（恒 控制）。 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; (1) 工作原理: 励磁绕组WF接到电压为的交流电网上，控制绕组接到控制电压上，当有控制信号输入时，两相绕组便产生旋转磁场。该磁场与转子中的感应电流相互作用产生转矩，使转子跟着旋转磁场以一定的转差率转动起来，其旋转速度为 式中，f为交流电源频率(Hz)；p为磁极对数； n0为电动机旋转磁场转速(r/min)；s为转差率 。 把控制电压的相位改变180度,则可以改变伺服电机的旋转方向。 ;;;;;;三、步进电动机及其控制;; 定子绕组每改变一次通电方式称为一拍。 例子中的控制方式叫三相单三拍方式，“单”是指每次只有一相绕组通电，“三拍”是指每三次换接为一个循环。由于每次只有一相绕组通电，在切换瞬间将失去自锁转矩，容易失步，另外，只有一相绕组通电，易在平衡位置附近产生振荡，稳定性不佳，故实际应用中不采用单三拍工作方式。;三、步进电动机及其控制;三、步进电动机及其控制;; 步距误差是指步进电机运行时，转子每一步实际转过的角度与理论步距角之差值。连续走若干步时，上述步距误差的累积值称为步距的累积误差。;（3）静态转矩、失调角与矩角特性 ;（4）最大启动转矩Mq 图示为三相单三拍矩角特性曲线，图中的A、B分别是相邻A相和B相的静态矩角特性曲线，它们的交点所对应的转矩是步进电机的最大启动转矩Mq 。如果外加负载转矩大于Mq ，电机就不能启动。如图,当A相通电时，若外加负载转矩Ma Mq ，对应的失调角为θa ，当励磁电流由A相切换到B相时，对应角在B相的静转矩为Mb,从图中看出Mb Ma,电机不能带动负载做步进运动，因而启动转矩是电机能带动负载转动的极限转矩。; 保持转矩（HOLDING?TORQUE）是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而