伺服电机与伺服控制系统原理.ppt

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1、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：120072406492012-3-15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内容“伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思。一、“伺服”的含义Servomechanism●基本概念的介绍伺服系统应用举例（2）机械手手臂伸缩运动的电液伺服系统原理图。1－电放大器2－电液伺服阀3－液压缸4－机械手手臂5－齿轮齿条机构6－电位器7－步进电机伺服系统应用举例（1）图1.7液压仿形车床工作原理图1.2.3.4——节流口5——工件6——刀具7——样件8——触销9——油缸10——油泵二.伺服系统的定义：(servomechan

2、ism)(servo-system）伺服系统是指实现输出变量精确地跟随或复现输入变量的控制系统。伺服电机伺服电机（servomotor）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。伺服电机的分类伺服电机交流伺服电机直流伺服电机鼠笼转子杯形转子一、直流电动机工作原理●伺服电机的原理介绍安培定律——磁场的磁感应强度——导体中的电流——导体的有效长度直流电机原理如图所示：N和S是一对固定的磁极（一般是电磁铁，也可为永久磁铁），两级之间装着一个可以转动的

3、铁质圆柱体，圆柱体表面上固定这一个线圈，上边为a，下圈为x，通入如图所示的电流根据左手定则便可得出电磁转矩。载流线圈在磁场中产生转矩一、直流电机原理为什么要用电刷？一、直流电机的原理这样的连接方法只有一组线圈得电，绕组使用率低，那么如何提高绕组的使用率呢？改进后的绕线改进后的绕组提高了绕组的使用率直流电机的励磁方式励磁概念：由电流激励出磁场的过程叫做励磁。他励并励串励直流电机的基本方程式电气系统的电动平衡方程感应电动势电气系统的电动平衡方程——电源电压——电枢绕组上的端电压——励磁绕组上的端电压——电枢电流——励磁电流——电枢电路的电阻——励磁回路的电阻——电枢回路的自感系数——励磁回路的

4、自感系数——电动机的机械角速度2.机械系统的转矩平衡方程——电磁转矩——负载转矩——空载损耗转矩如果电动机以恒角速度转动，则：实例：直流伺服系统常数实例：直流伺服系统伺服电机在磁化曲线的线性范围内使用，因而气隙磁通正比于励磁电流，即：式中：——常数由电动机产生的转矩正比于电枢电流和气隙磁通的乘积，即式中：——常数为磁场励磁电流是电枢电流实例：直流伺服系统在电枢控制的直流电动机中，励磁电流为常数，故上式可写成：式中：——电动机的转矩常数由控制输入电压开始，系统的因果方程为1.电枢电压方程：实例：直流伺服系统2.电动机转矩3.转矩平衡方程4.电动机的反电动势正比于速度——反电动势常数系统因果方

5、程拉氏变换为实例：直流伺服系统当负载转矩其传递函数是:实例：直流伺服系统直流伺服电机的系统方框图主要内容7.3直流伺服电机及其速度控制（一定）电枢回路电压平衡方程式感应电势与转速关系电磁转矩直流伺服电机的调速原理与方法原理图等效图电机转速与理想转速的差Δn，反映了电机机械特性硬度，Δn越小（转矩对转速变化的影响程度越小），机械特性越硬。n0主要内容TTnn直流电机转速与转矩的关系n=f(T)称机械特性直流电机的基本调速方式有三种:调节电阻Ra、调节电枢电压Ua和调节磁通Φ的值。7.3直流伺服电机及其速度控制主要内容他励式直流伺服电机的转速公式电枢电阻调速很少采用，缺点：不经济：要得到低速

6、，R很大，则消耗大量电能；低速，特性很软，运转稳定性很差；调节平滑性差，操作费力。7.3直流伺服电机及其速度控制主要内容Tnn0R0R2R1主要内容调节电枢电压（调压调速）时，直流电机机械特性为一组平行线，只改变电机的理想转速n0，保持了原有较硬的机械特性，所以调压调速主要用于伺服进给驱动系统电机的调速如果Δn值较大，不可能实现宽范围的调速。永磁式直流伺服电机的Δn值较小，因此，进给系统常采用永磁式直流电机。7.3直流伺服电机及其速度控制主要内容调节磁通（调磁调速）不但改变了电机的理想转速，而且使直流电机机械特性变软7.3直流伺服电机及其速度控制主要内容直流伺服电机速度控制单元的调速控制方

7、式调速的概念有两个方面的含义:1)改变电机转速：当给定速度变化时,电机的速度随之变化,并希望以最快的加减速达到新的给定速度值；2)当给定速度不变化时,电机的速度保持稳定不变。7.3直流伺服电机及其速度控制主要内容直流伺服电机速度控制单元的调速控制方式需对直流电压的大小和方向进行控制直流伺服电机速度控制单元的作用：将转速指令信号转换成电枢的电压值，达到速度调节的目的。直流电机速度控制单元常采用的调速方法：1.晶闸管（可控硅