机电伺服系统概念.pptxVIP

机电伺服系统概述机电伺服系统是一种高精度的自动控制系统,由电机、传感器和控制电路等组成。它可以准确控制机械设备的位置、速度和力矩等参数,广泛应用于工业自动化、航天航空等领域。ALbyAlexLeaders

伺服系统的组成驱动单元伺服系统的驱动单元包括伺服电机和伺服放大器,负责对目标信号进行放大和驱动。反馈单元反馈单元通过位置、速度或力矩传感器将实际运行状态反馈给控制单元。控制单元控制单元是伺服系统的核心,根据反馈信号调节驱动单元的输出,实现精确控制。指令单元指令单元向控制单元提供目标信号,指定需要实现的运动或力矩控制任务。

伺服系统的分类按控制对象分类伺服系统可以分为电机伺服、液压伺服和气动伺服。电机伺服系统使用电动机作为执行机构,应用广泛。液压伺服系统使用液压马达作为执行机构,能输出大功率。气动伺服系统使用气动马达作为执行机构,运行平稳、噪音小。按反馈信号分类伺服系统可以分为位置伺服、速度伺服和力矩伺服。位置伺服系统利用位置反馈信号实现精确定位控制。速度伺服系统利用速度反馈信号实现高速旋转控制。力矩伺服系统利用力矩反馈信号实现精确力控制。按控制方式分类伺服系统可以分为开环控制和闭环控制。开环控制系统不需要反馈信号,简单易实现。闭环控制系统利用反馈信号进行实时修正,控制性能更好。按应用领域分类伺服系统广泛应用于工业自动化、机器人、数控机床、航空航天等领域。根据应用领域的特点,伺服系统有不同的性能要求和技术实现方式。

伺服电机的工作原理电力驱动伺服电机通过电力信号来驱动电机转动,能够精确控制转速和转矩。负反馈控制伺服电机采用负反馈控制,通过位置、速度或力矩传感器检测实际值,与目标值进行比较,实现精准控制。高响应性能伺服电机具有快速启动、快速停止、高加速度和高精度定位等优异性能,适用于需要快速响应的场合。

伺服电机的种类交流电机交流电机利用交流电源驱动,常见的有同步电机和异步电机两种。交流电机控制相对简单,适用于低功率和中等功率的应用场合。直流电机直流电机利用直流电源驱动,具有较高的功率密度和控制灵活性。可以精确控制转速和转矩,广泛应用于高性能伺服系统。步进电机步进电机可以精确控制转角,常用于位置伺服系统。步进电机驱动简单、结构紧凑、价格低廉,适用于中低功率的精密定位应用。

伺服放大器的功能放大电力信号伺服放大器是伺服系统的核心组件之一,它负责将微弱的控制指令信号转换成足以驱动伺服电机的强大电力信号。处理反馈信息伺服放大器还会接收来自位置、速度或力矩传感器的反馈信号,并将其与目标指令信号进行对比和处理。实现闭环控制通过比较反馈信号与指令信号,伺服放大器可实现精准的位置、速度或力矩闭环控制,确保伺服系统的高性能。

伺服放大器的类型1电压型伺服放大器该类型放大器输出为电压信号,通过控制电压来实现电机的角度或位置控制。它具有良好的静态特性和响应速度。2电流型伺服放大器这种放大器输出为电流信号,通过控制电流来实现电机的转矩控制。它可以提供更高的驱动能力和扭矩输出。3脉冲型伺服放大器此类放大器输出为脉冲信号,通过控制脉冲宽度或频率来实现电机的位置或速度控制。它具有简单、可靠的特点。4数字型伺服放大器这是基于微处理器的智能放大器,可以实现复杂的位置、速度和力矩控制。它提供更高的灵活性和精确性。

位置反馈传感器1作用位置反馈传感器可以检测运动装置的当前位置,并将这一信息反馈给伺服控制系统,以实现精确的位置控制。2种类常见的位置反馈传感器包括编码器、电位计和光电传感器等,各有优缺点。3作用原理不同类型的位置反馈传感器采用不同的工作原理,如电阻变化、光电转换等,能够将机械运动转换成电信号。4性能指标位置反馈传感器的性能指标包括分辨率、精度、线性度、抗干扰能力等,决定了控制系统的性能。

速度反馈传感器测量速度变化速度反馈传感器能实时监测伺服电机的转速变化,将其转化为电信号反馈给伺服放大器。这确保了系统的高动态响应和精准控制。常见类型速度反馈常用的传感器包括编码器、脉冲发生器、转速表等,它们具有不同的测量原理和性能特点。安装要求速度反馈传感器需要与伺服电机紧密耦合,以确保测量精度。安装时需注意防护、防干扰等措施。

力矩反馈传感器力矩传感器力矩传感器能精准检测驱动轴上的转矩变化,为伺服系统提供重要的反馈数据,确保精准的位置和速度控制。集成式设计有些伺服电机会直接集成力矩传感器,简化系统结构,提高可靠性和性能。关节力矩检测在机器人关节处安装力矩传感器,能实时监测各关节的负载情况,提高运动控制精度。

伺服系统的控制方式开环控制开环控制系统不需要输出反馈,只根据预设参数直接控制执行机构。简单易实现,但精度和稳定性较低。闭环控制闭环控制系统通过反馈传感器检测输出状态,将其与设定目标进行对比,从而调整控制量,提高精度和稳定性。自适应控制自适应控制能根据系统状