伺服電機(jī)教學(xué)版ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-08 05:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 成，其結(jié)構(gòu)組成如下圖所示。其中伺服控制單元包括位置控制器、速度控制器、轉(zhuǎn)矩和電流控制器等等。 伺服電動(dòng)機(jī) — 交流永磁伺服系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 電機(jī)與拖動(dòng) 電氣與電子系 伺服電動(dòng)機(jī) — 伺服系統(tǒng)的控制形式 ◇ 控制方式：從被控制量來說，伺服控制形式主要有： 轉(zhuǎn)矩控制 /電流控制、速度伺服和位置伺服 。 1）轉(zhuǎn)矩控制 /電流控制：有些負(fù)載，例如螺栓緊固機(jī)構(gòu)，只需要伺服電機(jī)提供必要的緊固力，并根據(jù)所需緊固力的大小來決定電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制和轉(zhuǎn)矩限制，而對(duì)電機(jī)的速度和位置沒有要求。這種情況一般采用轉(zhuǎn)矩控制形式。由于在伺服系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子磁極位置通過位置傳感器測量出來，并以此作為電流控制的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)矢量控制。 2）速度伺服：在速度伺服控制中，要求對(duì)電機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的速度加以控制，以滿足負(fù)載的工作要求，這是應(yīng)用范圍很廣的倚重控制形式。通常采用比例積分控制。 3）位置伺服：從位置伺服控制的定位要求來看，最好是將位置傳感器直接安裝在要定位的機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制，但在實(shí)際應(yīng)用中多采用半閉環(huán)控制方式，通過測量電機(jī)軸的轉(zhuǎn)角，來間接測量負(fù)載的實(shí)際位移，從而實(shí)現(xiàn)位置伺服控制。目前應(yīng)用較為普遍的位置傳感器有各類編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。 電機(jī)與拖動(dòng) 電氣與電子系 伺服電動(dòng)機(jī) — 伺服系統(tǒng)的控制形式 ◇ 模擬控制與數(shù)字控制：確定了控制形式之后，就提出了如何實(shí)現(xiàn)控制要求，從控制信號(hào)的形式來分有 模擬控制和數(shù)字控制 兩種。 1）模擬控制：控制系統(tǒng)的信號(hào)是連續(xù)變化的，控制作用也是連續(xù)發(fā)生并連續(xù)作用到被控對(duì)象。 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)控制信號(hào)響應(yīng)很快、系統(tǒng)內(nèi)部和輸出狀態(tài)及變化容易用儀器儀表觀察； 缺點(diǎn)：系統(tǒng)調(diào)整困難一致性較差、容易產(chǎn)生漂移、系統(tǒng)缺乏柔性，缺乏復(fù)雜的計(jì)算能力。 2）數(shù)字控制：控制信號(hào)是離散化的，其控制作用是離散進(jìn)行的。有時(shí)在一個(gè)伺服系統(tǒng)中，兼用連續(xù)和離散兩種信號(hào)形式，組成混合式伺服控制。 優(yōu)點(diǎn)：由于用數(shù)字信號(hào)傳送信息，所以不易受溫度影響；容易實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通訊；具有復(fù)雜的計(jì)算能力，系統(tǒng)具有較高的柔性。 電機(jī)與拖動(dòng) 電氣與電子系 交流永磁伺服系統(tǒng)的矢量控制 伺服電動(dòng)機(jī) — ◎ 與系統(tǒng)中的電機(jī)相對(duì)應(yīng)，永磁交流伺服系統(tǒng)可分為永磁方波交流伺服系統(tǒng)和永磁正弦波交流伺服系統(tǒng)。 ◎作為伺服電動(dòng)機(jī)，系統(tǒng)要求電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與輸入轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)必須是線性關(guān)系，通過矢量控制可以得到交流永磁電機(jī)的這種線性關(guān)系數(shù)學(xué)模型。 1）向量（矢量）控制實(shí)際上是對(duì)電動(dòng)機(jī)定子電流向量相位和幅值的控制?？刹捎玫目刂品椒ㄓ卸喾N，其中 Id=0的控制最為簡單，且調(diào)速性能好。 2）當(dāng)永磁體的勵(lì)磁磁鏈和直、交軸電感確定后，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就取決于定子電流的空間向量 Is,而 Is的大小和相位又取決于 Id和 iq，也就是說控制 Id和iq便可以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。一定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)于一定的 I39。d和 I39。q，通過這兩個(gè)電流的控制，使實(shí)際的 Id和 iq跟蹤指令值 I39。d和 I39。q ，便實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速控制。 電機(jī)與拖動(dòng) 電氣與電子系 交流永磁伺服系統(tǒng)的矢量控制 伺服電動(dòng)機(jī) — 3）對(duì)于永磁同步電機(jī)來說，它和直流電動(dòng)機(jī)一樣具有兩個(gè)相互獨(dú)立的磁通勢，它們之間的夾角隨負(fù)載的變化而變化。如果能保證定、轉(zhuǎn)子兩個(gè)磁通勢總是正交，那么就能夠具有優(yōu)良的控制品質(zhì)。 可以通過向量控制法，通過外加的位置檢測器，將定子電樞電流控制在 d— q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的交軸上，即電樞電流僅有 q軸電流分量而沒有 d軸交流分量，使得電樞電流始終保持超前于磁通勢 90度電角度，這就是交流永磁伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁極定向式向量控制方法。 4）向量控制的永磁同步電機(jī)的反電勢和相電流頻率由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，正弦相電流是由電路強(qiáng)制產(chǎn)生并使得相電流與該相反電勢同相，它是通過檢測轉(zhuǎn)子相對(duì)與定子的絕對(duì)位置，并由控制系統(tǒng)的電流換來實(shí)現(xiàn)。 電機(jī)與拖動(dòng) 電氣與電子系 交流永磁伺服電機(jī)的向量控制原理的實(shí)現(xiàn)方法 伺服電動(dòng)機(jī) — ◇ 一般的速度伺服控制系統(tǒng)是由速度外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)組成，類似直流調(diào)速系統(tǒng)。速度指令和速度反饋信號(hào)經(jīng)比較之后通過速度控制輸出轉(zhuǎn)矩指令 Tm′，而 Tm′與電流幅值指令 Iq′成比例， Iq′與電流反饋 Iq在電流環(huán)里進(jìn)行電流調(diào)節(jié)， Iq是實(shí)際電流 IU、 IV 、 IW （ IV由 IU+ IV+ IW =0得到）反饋后經(jīng) 3/2變換得到的交軸分量，再將電流調(diào)節(jié)器的輸出和磁極位置檢測得到的 θr送入 SPWM調(diào)制部分，得到 6路輸出控制脈沖，經(jīng)隔離驅(qū)動(dòng)后送到逆變器，逆變器的輸出電流送到電機(jī)的定子繞組，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)繞組的電流控制。
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