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伺服驱动控制系统(伺服驱动控制系统原理)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-29 03:18   点击:264  编辑:admin   手机版

1. 伺服驱动控制系统原理

原理是用来控制伺服电机的一种控制器,其作用类似于变频器之于普通交流马达,作为精密设备,它在使用过程中难免会出现一些故障,常见的故障及维修方法如下:

2. 伺服驱动控制系统原理图解

伺服电机也叫舵机。控制方法很简单 不同占空比的pwm可以控制它正转 反转。用单片机的引脚产生pwm接到电机的信号脚上即可。

3. 伺服驱动的原理

伺服控制器又称伺服驱动器、伺服放大器,是一种用于控制伺服电机的控制器,其功能类似于作用在普通交流电机上的变频器,属于伺服系统的一部分。

1、伺服控制器的用途

主要用于高精度定位系统。伺服电机一般由位置、速度和转矩控制,实现传动系统的高精度定位.它是目前传输技术的高端产品.

2、伺服控制器的结构

伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,可以实现更复杂的控制算法,实现数字化、网络化和智能化。智能功率模块(IPM)广泛应用于电力设备中。IPM集成了驱动电路,具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测和保护电路。主电路还增加了软启动电路,以减少启动过程对驱动器的影响。

3、伺服控制器工作原理

其次,介绍了伺服控制器的工作原理。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电能进行整流,得到相应的直流电流。经过三相电源整流后,再通过三相正弦脉宽调制电压型逆变器变频驱动三相永磁同步交流伺服电机。动力传动单元的整个过程可以简单地说成是交-直-交的过程。整流单元(AC-DC)的主电路为三相全桥不控整流电路

4. 伺服驱动器控制系统及原理

伺服电动机用字母表示伺服电动机,是驱动系统的动力之源。

运算放大器,是伺服控制电路中的放大器件,为伺服电

动机提供驱动电流。

速度指令电位器在电路中设定运算放大器的基准电压,即速度设定。

放大器增益调整电位器在电路中分别用于微调放大器的增益和速度反馈信号的大小

当电动机的负载发生变动时,反馈到运算放大器反相输入端的电压也会发生变化,即电

动机负载加重时,速度会降低,测速信号产生器的输出电压也会降低,使运算放大器反相输入端的电压降低,该电压与基准电压之差增加,运算放大器的输出电压增加。反之,当负载变小、电动机速度增加时,测速信号产生器的输出电压上升,加到运算放大器反相输入端的反馈电压增加,该电压与基准电压之差减小,运算放大器的输出电压下降,会使电动机的速度随之下降,从而使转速能自动稳定在设定值。

5. 伺服驱动器的工作原理及其控制方式

伺服驱动器的基本功能是电动机驱动和信号反馈。现在多数伺服驱动器具有独立的控制系统,一般采用数字信号处理器、高性能单片机、FPGA等作为主控芯片。控制系统输出的信号为数字信号,并且信号的电流较小,不能直接驱动电动机运动。

伺服驱动器还需要将数字信号转换为模拟信号,并且进行放大来驱动电动机运动。伺服驱动器内部集成了主控系统电路、基于功率器件组成的驱动电路、电流采集电路、霍尔传感器采集电路,以及过电压、过电流、温度检测等保护电路。

伺服驱动器工作原理和控制方式

伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,可以实现比较复杂的控制算法,实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入了软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。

首先功率驱动单元通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流,得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电,再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程,整流单元(AC-DC)主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。

一般伺服都有三种控制方式:位置控制方式、转矩控制方式、速度控制方式。

1、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,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值,由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。

2、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,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。

应用主要在对材质的手里有严格要求的缠绕和放卷的装置中,例如绕线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。

3、速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以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直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加了整个系统的定位精度。

6. 伺服驱动控制系统原理图

伺服系统:是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。伺服的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理,使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制的非常灵活方便。伺服电机工作原理:

伺服电机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,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。其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。

伺服电机是一个典型闭环反馈系统,减速齿轮组由电机驱动,其终端(输出端)带动一个线性的比例电位器作位置检测,该电位器把转角坐标转换为一比例电压反馈给控制线路板,控制线路板将其与输入的控制脉冲信号比较,产生纠正脉冲,并驱动电机正向或反向地转动,使齿轮组的输出位置与期望值相符,令纠正脉冲趋于为0,从而达到使伺服电机精确定位的目的。

伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

  一、交流伺服电动机

  交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。

  交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。

  交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。

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