02組成和分類
伺服系統是以位置和角度為控制量的控制系統的總稱,與位置和角度相關聯的速度、角速度、加速度、力等為控制量的系統也包含在伺服系統內。其分類為:
1. 按控制結構分類分為:開環式、閉環式。
2. 按驅動部件分類分為:
a. 步進電動機伺服系統。
b. 直流電動機伺服系統。
c. 交流電動機伺服系統。
03工作原理伺服電機內部的轉子是永磁鐵,驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場,轉子在此磁場的作用下轉動,同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器,驅動器根據反饋值與目標值進行比較,調整轉子轉動的角度。6伺服電機的精度決定于編碼器的精度(線數)。
03系統結構03選型步驟1、確定機械規格,負載、剛性等參數。
2、確認動作參數,移動速度、行程、加減速時間、周期、精度等。
3、選擇馬達慣量,負載慣量、馬達軸心轉換慣量、轉子慣量。
4、選擇馬達回轉速度。
5、選擇馬達額定扭矩。負載扭矩、加減速扭矩、瞬間Zui大扭矩、實效扭矩。
6、選擇馬達機械位置解析度。
7、根據以上選擇馬達型號。
04應用步進控制
03分類
步進電機一般分為:反應式步進電機(VR)、永磁式步進電機(PM)、混合式步進電機(HB)和單相式步進電機等。
04工作原理步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”),它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機,利用其沒有積累誤差(精度為)的特點,廣泛應用于各種開環控制。
05選型1、步距角的選擇:電機的步距角取決于負載精度的要求 。
2、靜力矩的選擇:靜力矩選擇的依據是電機工作的負載 ,一般情況下,靜力矩應為摩擦負載的2-3倍內好 。
3、電流的選擇:由于電流參數不同,其運行特性差別很大,可依據矩頻特性曲線圖,判斷電機的電流。
兩種電機之性能比較
1、控制精度不同。五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證 ,對于帶標準2500線編碼器的電機而言,其脈沖當量為360°/10000=0.036°,伺服電機精度要比步進馬達高。
2、低頻特性不同。步進電機在低速時易出現低頻振動現象。交流伺服電機運轉非常平穩,即使在低速時也不會出現振動現象。
3、過載能力不同。步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力 。
4、運行性能不同。步進電機的控制為開環控制,啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象,停止時轉速過高易出現過沖的現象,交流伺服驅動系統為閉環控制,驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內部構成位置環和速度環,一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象,控制性能更為可靠。
5、速度響應性能不同。步進電機從靜止加速到工作轉速(一般為每分鐘幾百轉)需要200~400毫秒。交流伺服系統的加速性能較好,以松下MSMA 400W交流伺服電機為例,從靜止加速到其額定轉速3000RPM僅需幾毫秒,可用于要求快速啟停的控制場合;
6、矩頻特性不同。步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降,且在較高轉速時會急劇下降,交流伺服電機為恒力矩輸出。
,交流伺服系統在許多性能方面都優于步進電機。但在一些要求不高的場合也經常用步進電機來做執行電動機。所以,并不存在誰比誰更好的說法。在控制系統的設計過程中,我們要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適當的控制電機。你們學會了嗎?
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