伺服系统又称随动系统,是用来精确地跟随或复现某个给定过程的反馈控制系统,伺服系统使物体的位置、状态等输入被控量能够跟随给定值的变化而变化的自动控制系统。 最基本的伺服系统包括执行元件(伺服电机等)、检测反馈元件(传感装置,如光栅尺、编码器等) 和驱动器,除此之外,还需要计算机和控制器,用以给驱动器发送指令。对伺服系统基本要求: 抗干扰能力强:在各种扰动作用时,系统输出动态变化小,恢复时间快,震荡次数少。 稳定性好:伺服系统在给定输入和外界干扰下,能在短暂的过渡过程后,达到新的平衡状态或恢复到 原来的平衡状态。 动态响应快:动态响应是伺服系统的重要动态性能指标,要求系统对给定的跟随速度足够快、超调小。 精度高:伺服系统的精度是指输出量跟随给定值的精确程度,对于精密加工的场合显得尤其重要。
1.伺服电机
伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的电机,伺服电机内部带有编码器,能实时反馈运动数 据给伺服驱动器。 伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺 服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,可把所收到的电信 号转换成电机轴上的角位移或角速度输出。
2.伺服驱动器
伺服驱动器是用来控制伺服电机的一种控制器,其作用类似于变频器作用于普通交流马达,属于伺服 系统的一部分,它的主要作用是按照控制命令的要求,对功率进行放大、变换与调控等处理之后传递给伺 服电机。
3.传感装置
传感装置最常用的是编码器,一般伺服电机内自带编码器,用以反馈采集的实际运动数据给驱动器, 从而实现运动控制闭环。
4.伺服驱动器对伺服电机的控制
伺服驱动器一般通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制,实现高精度的传动系统定位。
位置控制:位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定转动 的角度,也有些伺服可以直接对速度和位移进行赋值,位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制。
速度模式:速度模式通过模拟量的输入或脉冲频率的输入进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环 PID 控 制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或负载的位置信号给反馈上位机做运算用。
转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,可 以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小。
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