《数控原理伺服》课件

数控原理及伺服系统本课程介绍数控原理和伺服系统基础涵盖数控系统组成、运动控制、伺服电机、伺服驱动器等内容by课程内容介绍数控原理伺服技术典型案例讲解数控系统的基本概念和工作原理，深入介绍伺服系统的类型，如直流伺服通过分析实际应用案例，展现数控原理包括数控系统的组成，运动控制方法，，交流伺服，步进电机等探讨伺服系和伺服技术在工业自动化中的应用，帮伺服系统等统的组成，控制方式，调试方法等助学生理解知识的实际应用价值什么是数控原理数控原理是指数控机床的工作原理它涉及数控系统的组成、控制方法、运动控制、伺服系统等内容数控原理是理解数控机床工作的基础，也是学习和应用数控技术的关键数控系统构成数控装置伺服系统机床本体工具系统数控装置是整个数控系统的核伺服系统包括伺服电机、伺服机床本体是数控系统执行加工工具系统包括刀具、刀柄和刀心，负责接收加工程序，并根驱动器和反馈装置，负责将数任务的载体，包括机床的床身库，负责完成实际的加工操作据程序控制机床运动控装置的指令转换成机床的实、主轴、进给机构等际运动常用数控系统西门子三菱海德汉FANUC是全球领先的数控系西门子数控系统具有强大的功三菱数控系统以高性价比和易海德汉数控系统以高精度和高FANUC统供应商之一其系统以稳定能和灵活的扩展性，在机械加用性著称，在中小企业中得到性能著称，在精密加工领域拥性和可靠性著称，在汽车制造工、电子制造等领域得到广泛广泛应用有良好的声誉、航空航天等行业广泛应用应用伺服原理基础伺服系统是自动控制系统的一种，其主要作用是控制执行机构的位置、速度和加速度伺服系统通常由伺服电机、伺服驱动器、反馈设备和控制器等组成伺服系统广泛应用于工业自动化、机器人、航空航天等领域伺服电机种类直流伺服电机交流伺服电机步进电机结构简单，控制方便，响应速度快广泛应体积小，效率高，转矩大，运行稳定应用旋转角度精确，定位精度高适合用于精密用于数控机床、机器人等领域于高精度数控机床、自动化生产线等仪器、自动控制系统等直流伺服电机直流伺服电机是一种重要的执行机构，广泛应用于数控机床、机器人等自动化设备直流伺服电机以其结构简单、响应速度快、控制精度高、运行平稳等优势，在工业自动化领域占据着重要地位直流伺服电机通常由定子、转子、电刷和换向器组成，通过电磁感应原理产生转矩，驱动负载运动交流伺服电机交流伺服电机是一种利用交流电来驱动的电机，它可以提供高精度、高效率、高响应速度的控制性能在数控系统中，交流伺服电机被广泛应用于位置控制、速度控制和力矩控制交流伺服电机通常采用三相绕组结构，其转速可以根据输入信号的频率和相位进行调节与直流伺服电机相比，交流伺服电机具有结构简单、维护方便、可靠性高的优点步进电机旋转运动结构简单应用广泛步进电机通过电脉冲控制旋转角度，可实现步进电机内部结构简单，易于安装和维护步进电机广泛应用于数控机床、自动控制、精细定位和控制打印机等领域电机选型原则负载类型速度要求

1.

2.12考虑负载的类型，如惯量、摩根据所需的运动速度和加速度擦力等，确定电机所需输出功，确定电机所需的速度范围和率和扭矩响应时间精度需求工作环境

3.

4.34根据运动精度要求，选择电机考虑工作环境的温度、湿度、精度等级，如位置精度、速度振动等因素，选择合适的电机精度等防护等级和工作温度范围伺服驱动器组成功率模块控制电路功率模块是伺服驱动器的核心，控制电路负责接收来自控制器或负责将直流电源转换为可驱动伺编码器的信号，并生成相应的控服电机运行所需的交流电流制指令，控制功率模块输出的电流和电压反馈电路通信接口反馈电路负责将伺服电机的位置通信接口负责与控制器、编码器、速度、电流等信息反馈给控制和其他外部设备进行通信，实现电路，形成闭环控制系统，提高数据的传输和控制指令的传递系统精度和稳定性伺服驱动器功能功率放大电流控制

1.

2.12将控制信号放大为电机所需的精准控制电机电流，确保电机驱动电流平稳运行位置和速度控制报警和保护

3.

4.34根据反馈信号实现精确的位置监测电机运行状态，并提供过和速度控制流、过压等保护功能反馈设备概述反馈设备是伺服系统的重要组成部分，用于将实际执行机构的位置、速度和电流等信息反馈给控制系统通过反馈信号，控制系统可以实时了解执行机构的实际运动状态，并根据偏差进行调节，实现精确控制常用的反馈设备包括编码器、传感器等，它们可以将机械量转换为电信号，方便控制系统处理和分析编码器类型绝对值编码器增量式编码器绝对值编码器可以记录电机旋增量式编码器只记录电机旋转转的绝对位置即使断电后再的增量变化，它无法记录电机次通电，它也能准确指示电机旋转的绝对位置，需要使用计的位置数器来计算电机旋转的总角度光电编码器工作原理应用场景光电编码器通过光束遮挡和接收来感知旋转轴的运动，将机械转动广泛应用于数控机床、机器人、自动化生产线等领域，用于位置、信号转换为电信号速度和方向的测量磁编码器磁编码器利用磁性元件的磁性变化来感知转轴的旋转角度和速度主要由磁性元件、传感器和信号处理电路组成，通过磁场的变化来输出脉冲信号优点耐高温、耐腐蚀、耐冲击、寿命长，适用于恶劣环境伺服系统控制方式开环控制闭环控制开环控制系统是根据输入信号直接控制执行机构，无需反馈信息进闭环控制系统通过反馈传感器获取实际输出，并与设定值进行比较行调整，通过控制器调整执行机构，使实际输出逼近设定值开环控制无反馈信号1系统不监测输出直接控制2控制信号直接驱动电机简单结构3成本低，易于实现开环控制系统结构简单，成本较低，但精度较低，抗干扰能力弱应用于对精度要求不高、环境干扰较小的场合闭环控制反馈信息1伺服系统通过传感器获取实际位置、速度等信息，作为反馈信号误差比较2控制器将反馈信号与目标值进行比较，计算出误差信号控制输出3根据误差信号，控制器输出控制信号，驱动电机，使实际值逼近目标值位置环控制目标位置1期望的最终位置位置误差2实际位置与目标位置的偏差位置控制器3根据误差计算控制信号伺服驱动器4控制电机转动伺服电机5实际移动位置环控制是伺服系统中最常见的控制方式之一，主要用于控制系统的位置精度通过不断地比较目标位置和实际位置，并根据误差值调整电机转动，从而使系统最终达到目标位置速度环控制目标设定速度环控制首先需要设定目标速度，即希望电机达到的速度值速度偏差控制器实时监测电机实际速度，并与目标速度比较，计算出速度偏差比例控制根据速度偏差的大小，控制器输出相应的控制信号，用于调整电机的转速积分控制控制器会累积速度偏差，并根据累积值进行修正，以消除稳态误差微分控制控制器会预测速度偏差的变化趋势，并提前调整控制信号，以抑制波动电流环控制电流环作用电流环是伺服系统中重要的控制环节，确保电机运行电流稳定，防止过载或短路电流环控制可以实时监测电机电流，并根据设定值进行调整，保证电机正常运行电流环原理电流环控制利用负反馈机制，通过比较实际电流与设定电流之间的偏差，并输出相应的控制信号，调节电机电流电流环参数电流环参数的调整对伺服系统性能至关重要，包括比例增益、积分时间常数、微分时间常数等参数设定合理，可以提高系统稳定性和响应速度伺服系统调试要点机械调试电气调试确保机械部件安装牢固，连接紧检查连接线是否连接正确，电源密，避免松动或摩擦是否正常，控制信号是否正常传输参数调整功能验证根据负载情况，调整伺服驱动器运行伺服系统，验证其运动轨迹参数，例如速度、加速度、电流、速度、精度等是否符合要求等机械调试安装精度机械间隙运动平稳性紧固螺栓机械部件安装精度非常重要，机械间隙过大或过小都会影响机械部件的运动应平稳，避免紧固螺栓的扭力要适宜，过松误差过大会导致运动精度下降运动精度和稳定性，需要根据出现卡顿、抖动等现象，确保会导致松动，过紧会导致螺栓，甚至损坏设备实际情况进行调整安全性和可靠性损坏电气调试电源检查信号测试参数设置故障排查连接电源，检查电压是否符合检查控制信号线连接是否正确根据伺服系统类型和应用需求测试过程中，如果出现异常情要求确认电源线连接正确，测试控制信号的输入输出是，设置相关参数包括速度、况，需要进行故障排查分析并测试电源是否正常工作否正常，确认信号传输稳定加速度、电流限制等，确保系故障原因，并采取相应措施解统稳定运行决参数调整速度环参数位置环参数

1.

2.12速度环参数影响伺服系统对速位置环参数影响伺服系统对位度指令的跟踪性能，如速度响置指令的跟踪精度和响应速度应速度和稳定性电流环参数其他参数

3.

4.34电流环参数影响伺服电机电流其他参数包括增益、滤波器、控制精度和动态响应性能限幅等，需要根据具体情况进行调整典型案例分析本节将深入研究数控原理伺服在实际应用中的具体案例例如，数控机床中的伺服系统如何精确控制刀具的运动轨迹，实现高效、高精度的加工我们将分析典型案例，展示数控原理伺服在工业自动化领域的关键作用结论与展望自动化未来数控技术是现代工业自动化发展趋势，具有效率高、精度高、柔性强等优点，在生产中应用越来越广泛伺服系统发展伺服系统作为数控系统核心，不断向高精度、高速度、高可靠性方向发展，未来将与人工智能、机器人等技术深度融合持续学习数控技术发展日新月异，需要不断学习新知识，掌握新技术，才能跟上时代步伐。