浅谈伺服电机的工作原理及其应用

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1、浅谈伺服电机的工作原理及其应用一.伺服电动机的概念伺服电动机乂称执行电动机，在Q动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。用作自动控制装置中执行元件的微特电机。乂称执行电动机。其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。伺服：一词源于希腊语奴隶的意思。人们想把伺服机构？当个得心应手的驯服工具，服从控制信号的要求而动作。在讯号来到之前，转了静止不动；讯号来到之后，转子立即转动；当讯号消失，转子能即时自行停转。由于它的？伺服?性能，因此而得名。二.伺服电动机的工作原理1.伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样

2、理解，伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机木身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成Y呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时乂收了多少脉冲冋来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业

3、和民用场合。无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换和方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。2.交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，H前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。3.伺服电机内部的转了是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转了在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器

4、反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与H标值进行比较，调整转了转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。三.伺服电动机的分类伺服电动机分交、直流叫类。交流伺服电动机的工作原理与交流感应电动机相同。在定子上有两个相空间位移90°电角度的励磁绕组Wf和控制绕纟HWcoWf接一恒定交流电压，利用施加到Wc上的交流电压或相位的变化，达到控制电动机运行的目的。交流伺服电动机再宥运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格（要求分别小于10%〜15%和小于15%〜25%）等特点。直流伺服电动机的工作原理与一般直

5、流电动机相同。电动机转速n为n=E/Klj=（Ua-IaRa）/K1j式中E为电枢反电动势;K为常数;j为每极磁通；Ua,la为电枢电压和电枢电流；Ra为电枢电阻。改变Ua或改变（1），均可控制直流伺服电动机的转速，但一般采用控制电枢电压的方法。在永磁式直流佝服电动机屮，励磁绕组被永久磁铁所取代，磁通+恒定。直流伺服电动机其宥&好的线性调节特性及快速的吋间响应。一.伺服电动机的特点一般分为直流伺服和交流伺服.对于直流伺服马达，优点：精确的速度控制，转矩速度特性很硬，原理简单、使用方便，价格优势缺点：电刷换向，速度限制，附加阻力，产生磨损微粒（

6、对于无尘室）.对于交流伺服马达，优点：&好的速度控制特性，在整个速度区内可实现平滑控制，几乎无振荡;高效率，90%以上，不发热;高速控制；高精确位置控制（取决于何种编码器）：额定运行区域内，实现恒力矩;低噪音;没有电刷的磨损，免维护;不产生磨损颗粒、没有火花，适用于无尘间、易暴环境惯量低；缺点：控制较复杂，驱动器参数需要现场调整PID参数整定，需要更多的连线.二.交流伺服电动机的发展现状随着数控技术的迅速发展，伺服系统的作用与耍求越显突出，交流伺服电动机的应用也越来越为广泛。针对直流电动机的缺陷，如果将其里外作相应的调整处理，即把电驱绕组装在

7、定子、转子为永磁部分，由转了轴上的编码器测出磁极位置，就构成了永磁无刷电动机，同吋随着矢量控制方法的实用化，使交流佝服系统具宥R好的伺服特性，其宽调速范围、高稳速精度、快速动态响皮及四象限运行等良好的技术性能，使其动、静态特性已完全可与直流伺服系统相媲美。同时可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高性能伺服驱动的耍求。□前，在机床进给伺服屮采用的主要是永磁同步交流伺服系统，有三种类型：模拟形式、数字形式和软件形式。模拟伺服用途单一，只接收模拟信号，位置控制通常由上位机实现。数字伺服可实现一机多用，如做速度、力矩、位置控制。可接收模拟

8、指令和脉冲指令，各种参数均以数字方式设定，稳定性好。其宥较丰富的自诊断、报警功能。软件伺服是基于微处理器的全数字伺服系统。芄将各种控制方式和不同规格、功率的伺服电机