《伺服调机原理》课件

伺服调机原理本课件将深入探讨伺服调机的原理，涵盖电机工作原理、伺服系统组成、控制策略、性能指标、应用领域等内容旨在为学习者提供全面的知识体系，帮助理解伺服系统的核心原理，提升实际应用能力课程背景和目标背景目标伺服调机在现代工业生产中扮演着重要角色，广泛应用于机器人通过本课程学习，学生将能够理解伺服调机的基本原理，掌握伺、机床、医疗设备等领域学习伺服调机原理，有助于更好地理服系统的组成、控制方法、性能指标，并了解伺服系统的应用领解现代工业自动化系统的核心技术域和发展趋势伺服调机的基本原理精确控制反馈机制伺服调机是指利用闭环控制系统伺服系统通过传感器反馈实际参实现对电机速度、位置、扭矩等数，与目标值进行比较，并根据参数的精确控制误差进行调整，从而实现精确控制响应迅速伺服系统能够快速响应指令，实现快速定位、精准追踪等功能电机的工作原理电磁感应旋转运动能量转换电机的工作原理基于电磁感应原理，即当电机通电后，定子和转子之间的磁场电机将电能转换为机械能，并通过传动电流通过导体产生磁场，磁场变化产生相互作用，产生旋转力矩，驱动转子旋系统实现机械运动感应电流，从而产生力矩转各类常见电机的特点直流电机交流电机步进电机伺服电机结构简单、控制方便，但效率效率较高、维护方便，但控制可实现精确的步进运动，但速响应速度快、精度高，但价格较低、易产生电刷磨损复杂，需要专门的变频器度和扭矩有限，不适合高速运较高，应用于精密控制领域行电机转矩和速度的关系转矩速度曲线-1电机转矩和速度之间存在固定的关系，称为转矩-速度曲线负载影响2负载的大小会影响电机的工作速度和转矩，负载越大，速度越低，转矩越大功率限制3电机输出功率有限，转矩和速度的乘积必须小于电机额定功率伺服电机的工作原理控制信号伺服电机接收来自伺服驱动器的控制信号位置反馈电机内部的编码器反馈电机转子的实际位置误差比较驱动器将实际位置与目标位置进行比较，计算出误差信号控制算法驱动器根据误差信号，调整电机电流，从而控制电机速度和位置编码器的作用及原理位置反馈1编码器用于反馈电机转轴的旋转角度或位置信息旋转角度2编码器通过光电感应或磁感应等原理，将旋转角度转换为电信号位置精度3编码器的精度决定了伺服系统的位置控制精度伺服驱动器的工作原理信号处理1接收来自控制器的位置、速度、电流等控制信号控制算法2根据控制信号，执行闭环控制算法，计算出电机所需的电流电流放大3将控制信号放大为电机所需的电流信号电机驱动4驱动电机旋转，并根据反馈信息进行调整常见的伺服驱动器结构12电源模块控制模块提供伺服系统所需的直流电源处理控制信号，执行闭环控制算法34放大模块驱动模块将控制信号放大为电机所需的电流信驱动电机旋转，并根据反馈信息进行号调整伺服系统的基本组成伺服电机伺服驱动器编码器执行元件，将电能转换为机械能控制电机运行，根据指令调节电机速度和位反馈电机转轴的位置信息，用于闭环控制置伺服模拟信号的传输数字伺服系统的特点高精度高可靠性12数字伺服系统具有更高的精度数字伺服系统使用数字信号，，可实现更精确的控制不易受干扰，可靠性更高可编程性3数字伺服系统可以通过软件进行编程，实现更灵活的控制功能闭环控制系统的构建目标设定1设定目标速度、位置或其他参数反馈信息2通过编码器或其他传感器反馈实际参数误差计算3将实际参数与目标参数进行比较，计算出误差信号控制算法4根据误差信号，调整电机驱动信号位置、速度和电流环的设计位置环控制电机转子的位置，保证电机精确停留在目标位置速度环控制电机转子的速度，保证电机以设定的速度运行电流环控制电机内部的电流，确保电机具有足够的扭矩输出自动调谐技术的应用系统优化参数优化自动调谐技术可以自动调整伺服通过自动调谐，可以优化控制器系统的参数，使系统性能达到最的参数，提高系统响应速度、稳佳状态定性和精度应用场景自动调谐技术广泛应用于伺服系统的设计和调试过程中伺服系统的性能指标响应速度位置精度稳定性指系统对指令做出反应的速度，通常用上升指系统停在目标位置的精度，通常用定位误指系统在受到干扰后，保持稳定的运行状态时间、延迟时间等指标衡量差等指标衡量的能力，通常用振荡频率、阻尼系数等指标衡量伺服系统的安全保护过载保护过热保护当电机电流超过设定值时，保护系统会停止电机运行，避免电机过载当电机温度过高时，保护系统会停止电机运行，避免电机过热损坏123过速保护当电机速度超过设定值时，保护系统会停止电机运行，避免电机过速运行伺服系统的故障诊断故障现象观察伺服系统运行时的故障现象，例如电机不运行、定位精度下降、速度不稳定等1参数检查2检查伺服系统相关参数，例如电流、速度、位置等参数是否正常信号分析3分析伺服系统内部信号，判断故障发生的原因，例如控制信号异常、反馈信号丢失等常见伺服系统故障及应对电机不运行1检查电源、电机连接线、驱动器是否正常定位精度下降2检查编码器、控制参数、负载是否正常速度不稳定3检查速度环参数、负载变化、电机运行环境是否正常驱动器故障4检查驱动器电源、通信线路、控制参数是否正常伺服系统的维护保养12定期清洁润滑保养定期清洁电机、驱动器、编码器等设对电机、驱动器等设备进行润滑保养备，保持设备清洁，延长设备使用寿，确保设备正常运行命34检查参数故障排除定期检查伺服系统相关参数，例如电及时排除系统故障，避免故障积累，流、速度、位置等参数是否正常影响系统运行伺服系统的应用领域工业机器人数控机床打印机3D伺服系统是工业机器人运动控制的核心技术伺服系统用于数控机床的进给运动控制，实伺服系统控制打印头的精确移动，实现三维，实现机器人的精准定位、高速运动现高精度、高效率加工物体的精确打印工业机器人的伺服系统关节控制轨迹规划伺服系统控制机器人各关节的运伺服系统根据指令，规划机器人动，实现机器人的灵活运动的运动轨迹，实现复杂动作安全保护伺服系统配备安全保护功能，防止机器人意外碰撞或损坏数控机床的伺服系统进给运动刀具控制伺服系统控制机床的进给运动，伺服系统控制刀具的移动，实现保证加工精度和效率复杂刀具路径的加工加工精度伺服系统的高精度控制，确保数控机床加工精度打印机的伺服系统3D打印头控制材料控制温度控制伺服系统控制打印头的精确移动，实现三维伺服系统控制材料的挤出量，保证打印质量伺服系统控制打印平台的温度，保证打印精物体的精确打印度机械手的伺服系统关节控制1伺服系统控制机械手各关节的运动，实现机械手的灵活操作抓取控制2伺服系统控制机械手的抓取动作，实现对物体的精确抓取安全保护3伺服系统配备安全保护功能，防止机械手意外碰撞或损坏医疗设备的伺服系统手术机器人伺服系统控制手术机器人的运动，实现精准的手术操作医疗影像伺服系统控制医疗影像设备的扫描和定位，提高影像诊断精度康复设备伺服系统控制康复设备的运动，辅助患者进行康复训练航空航天领域的伺服系统飞行控制1伺服系统控制飞机的飞行姿态，保证飞机稳定飞行发动机控制2伺服系统控制发动机的推力，保证飞机的动力输出卫星控制3伺服系统控制卫星的姿态和轨道，实现卫星的精确指向和轨道维持未来伺服系统的发展趋势智能化1伺服系统将更加智能化，能够根据环境和任务自动调整参数，实现更灵活的控制网络化2伺服系统将与网络连接，实现远程监控、数据采集和故障诊断小型化3伺服系统将更加小型化，更加便携，适用于更广泛的应用场景节能化4伺服系统将更加节能，降低能耗，实现绿色环保发展主要参考文献12《伺服系统控制技术》《电机控制技术》王晓明编著张晓东编著3《自动控制原理》陈伯时等编著问题探讨和课程总结本课件旨在为学习者提供伺服调机原理的全面介绍，并结合实际应用进行讲解希望通过本课件的学习，能够帮助学习者更好地理解伺服系统的原理，并提升实际应用能力。