《伺服系统设计》课件.pptVIP

**********************伺服系统设计伺服系统设计是一门涉及控制理论、机械工程和电子工程的综合学科。它在工业自动化、机器人技术和航空航天等领域发挥着至关重要的作用。课程概述课程目标掌握伺服系统设计基本原理和方法。课程内容涵盖伺服系统基础知识、控制原理、设计流程、典型应用案例等。学习方式理论讲解、案例分析、实验操作、课后练习等。考核方式平时成绩、期末考试、实验报告等。伺服系统简介伺服系统是一种能够根据输入信号精确控制执行机构位置、速度或加速度的闭环控制系统。伺服系统通常包括传感器、控制器、执行器和反馈回路等部件，它们协同工作，以确保系统输出符合预期。伺服系统广泛应用于工业自动化、机器人、航空航天、医疗等领域，在现代科技发展中起着至关重要的作用。伺服系统构成伺服电机伺服电机是伺服系统的核心，负责将控制信号转换为机械运动。控制器控制器接收参考信号和反馈信号，并计算出电机控制信号。传感器传感器用于检测电机的位置、速度或负载信息，并将信息反馈给控制器。功率放大器功率放大器放大控制信号，驱动电机。马达选择11.扭矩马达扭矩应满足负载要求，保证正常运行。22.速度马达转速应满足系统速度要求，并预留一定裕量。33.功率马达功率应满足负载所需功率，并考虑效率和散热。44.其他参数考虑工作电压、工作环境、尺寸重量、噪音、价格等因素。功率放大电路功率放大器的作用功率放大电路将微弱的控制信号放大成足以驱动负载的强信号，确保伺服系统能够有效地控制电机。功放电路类型常用功率放大电路类型包括线性放大器、开关放大器和数字放大器，每种类型都有不同的特点和应用场景。放大器元件功率放大器主要由功率管、电阻、电容等元件构成，其性能与元件的选择和参数密切相关。集成化趋势随着集成电路技术的进步，功率放大器逐渐向集成化方向发展，提高了可靠性、降低了成本。速度环控制速度环结构速度环控制通过反馈系统，实时调整电机转速，以达到设定目标速度。PI控制算法PI控制算法通过比例项和积分项，调整电机电压，实现精确的速度跟踪。参数调节通过调节PI控制器的参数，可以优化速度环的动态性能，包括响应速度和稳定性。速度环调试实际应用中，需要通过实验和分析，找到最佳的控制参数，确保速度环稳定可靠。位置环控制1位置环目标位置环控制系统旨在确保伺服系统精确地定位到目标位置，消除位置误差。2闭环反馈位置环通过编码器或其他传感器获取实际位置信息，并与目标位置进行比较，生成控制信号。3控制策略常见的控制策略包括比例控制、积分控制、微分控制，以及PID控制，可根据系统要求选择合适的控制策略。伺服驱动器伺服驱动器伺服驱动器是伺服系统的核心部件，它接收来自控制器的指令，并将指令转换为控制电机运行的电流和电压信号。驱动器通常包含功率放大器、电机控制电路、反馈电路、保护电路等，负责对电机进行控制，使其能够精确地按照控制指令运动。驱动器功能驱动器可以实现对电机速度、位置、扭矩的精确控制，并提供过流、过压、过热等保护功能。现代驱动器通常集成了多种功能，例如：自诊断功能、故障诊断功能、通信功能等，以方便用户使用和维护。编码器与反馈编码器类型增量式编码器和绝对式编码器。反馈信号编码器提供位置和速度信息，用于闭环控制。反馈的作用提高系统精度，抑制扰动，改善动态性能。选择原则考虑精度、分辨率、工作环境等因素。伺服参数调试1参数识别识别关键参数，如增益、速度、位置环参数。2初始设置根据经验值或参考手册进行初始设置。3逐步调整观察系统响应，逐步调整参数。4性能评估评估动态性能，如超调、上升时间。伺服参数调试是优化系统性能的关键步骤，需要识别参数、初始设置、逐步调整和性能评估等步骤。通过参数调试，可以实现系统稳定、快速、准确的目标。常见故障分析伺服电机过热过载运行、散热不良、电机内部故障等原因会导致伺服电机过热。伺服系统振动机械结构松动、负载突变、控制参数不当、编码器故障等原因会导致伺服系统振动。伺服系统报警过电流、过电压、过速度、位置误差、通信故障等原因会导致伺服系统报警。故障排除与诊断通过观察报警信息、测量相关参数、分析系统运行状态等方式进行故障诊断，并采取相应措施进行故障排除。伺服系统应用11.工业自动化伺服系统广泛用于自动化生产线，提高生产效率和精度。22.机械臂伺服系统为机械臂提供精确的运动控制，提高生产效率和产品质量。33.数控机床伺服系统控制机床的运动，提高加工精度和表面质量。44.机器人伺服系统控制机器人的运动，