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伺服系统概念(伺服系统定义)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-27 06:20   点击:238  编辑:admin   手机版

1. 伺服系统定义

从自动控制理论的角度来分析,伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分。

1、比较环节

比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较,以获得输出与输入间的偏差信号的环节,通常由专门的电路或计算机来实现。

2、控制器

控制器通常是计算机或PID控制电路,其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理,以控制执行元件按要求动作。

3、执行环节

执行环节的作用是按控制信号的要求,将输入的各种形式的能量转化成机械能,驱动被控对象工作。机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等。

4、被控对象

5、检测环节

检测环节是指能够对输出进行测量并转换成比较环节所需要的量纲的装置,一般包括传感器和转换电路。

2. 伺服的定义

一、(进给)伺服系统的定义: Feed Servo System 伺服系统是以机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统,又称拖动系统或位置随动系统。 二、伺服系统的作用 伺服系统是数控装置和机床主机的联系环节,它用于接收数控装置插补器发出的进给脉冲或进给位移量信息,经过一定的信号转换和电压、功率放大,由伺服电机带动传动机构,最后转化为机床工作台相对于刀具的直线位移或回转位移。

3. 伺服系统定义组成及技术要求

“伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思。

人们想把“伺服机构”当个得心应手的驯服工具,服从控制信号的要求而动作。在讯号来到之前,转子静止不动;讯号来到之后,转子立即转动;当讯号消失,转子能即时自行停转。由于它的“伺服”性能,因此而得名——伺服系统。

4. 伺服控制定义

统一描述:用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统(又称为随动系统)。

学术描述:伺服系统专指被控制量(系统的输出量)是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统。其作用是使输出的机械位移(或转角)准确地跟踪输入的位移(或转角)。

性质描述:伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统(如生物上的绝大多数的激素调节,日常生活中用到的电冰箱、空调等的调温系统)没有原则上的区别。注意:伺服上的反馈系统为负反馈。

扩展:

伺服系统最初用于船舶的自动驾驶、火炮控制和指挥仪中,后来逐渐推广到很多领域,特别是自动车床、天线位置控制、导弹和飞船的制导等。

1,采用伺服系统主要是为了达到下面几个目的:

以小功率指令信号去控制大功率负载。

火炮控制和船舵控制就是典型的例子。

2,在没有机械连接的情况下,由输入轴控制位

于远处的输出轴,实现远距同步传动。

3,使输出机械位移精确地跟踪电信号,如记录

和指示仪表等。

衡量伺服系统性能的主要指标(硬性指标)是频带宽度和精度。

伺服系统的带宽主要受控制对象和执行机构的惯性的限制。

伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。

5. 伺服系统的定义

  “伺服”英文SERVO,使电机完全按照信号的要求而动作,因为它的信号执行能力强大,完全按照指令而工作。  另,伺服系统:人们想把“伺服机构”当个得心应手的驯服工具,服从控制信号的要求而动作。在讯号来到之前,转子静止不动;讯号来到之后,转子立即转动;当讯号消失,转子能即时自行停转。由于它的“伺服”性能,因此而得名。  伺服电机(servomotor)是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。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,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

6. 伺服系统类型

伺服机构(servomechanism)是指经由闭回路控制方式达到一个机械系统位置、速度、或加速度控制的系统。

一个伺服系统的构成通常包含受控体(plant)、致动器(actuator)、传感器(sensor)、控制器(controller)等几个部分。

受控体

系指被控制的物件,例如一个机械手臂,或是一个机械工作平台。

致动器

它的功能在于主要提供受控体的动力,可能以气压、油压、或是电力驱动的方式呈现,若是采用油压驱动方式,则为油压伺服系统。

绝大多数的伺服系统采用电力驱动方式,致动器包含了马达与功率放大器,例如应用于伺服系统的特别设计马达称之为伺服马达(servo motor),其装置内含位置回授装置,如光电编码器(optical encoder)或是解角器(resolver)。

控制器

一个传统伺服机构系统的组成,伺服驱动器主要包含功率放大器与伺服控制器。

以伺服马达为例,其伺服控制器通常包含速度控制器与扭矩控制器,马达通常提供类比式的速度回授信号,控制界面采用±10V的类比讯号,经由外回路的类比命令,可直接控制马达的转速或扭矩。采用这种伺服驱动器,通常必须再加上一个位置控制器(position controller),才能完成位置控制。

主要应用于工业界的伺服马达包括直流伺服马达、永磁交流伺服马达、与感应交流伺服马达,其中又以永磁交流伺服马达占绝大多数。控制器的功能在于提供整个伺服系统的闭路控制,如扭矩控制、速度控制、与位置控制等。

一般工业用伺服驱动器(servo drive)通常包含了控制器与功率放大器。伺服驱动器包含了伺服控制器与功率放大器,伺服马达提供分辨率的光电编码器回授信号。[2]

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