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伺服系统

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  • 颁布功夫:2014/11/14 20:43:55
  • 作者:东升国际官网电气
界说
伺服(Servo)一词源自希腊的 “Servus”,,,,,,,意为“奴隶”。。。。。。。。伺服是运动节造系统中的沉要术语,,,,,,,指运动节造系统中的执行机构像奴隶一样,,,,,,,追随表部指令忠诚的执行人们所进展的运动,,,,,,,运出发分重要蕴含地位、速度、加快度和力矩或扭矩。。。。。。。。
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伺服系统概述

  伺服(Servo)一词源自希腊的 “Servus”,,,,,,,意为“奴隶”。。。。。。。。伺服是运动节造系统中的沉要术语,,,,,,,指运动节造系统中的执行机构像奴隶一样,,,,,,,追随表部指令忠诚的执行人们所进展的运动,,,,,,,运出发分重要蕴含地位、速度、加快度和力矩或扭矩。。。。。。。。

“伺服”一词源自古希腊的“seruvs”,,,,,,,意为奴隶。。。。。。。。

  伺服系统随动系统的一种,,,,,,,当被控量是地位或地位的导数(速度、加快度)时,,,,,,,随动系统称为伺服系统。。。。。。。。

  GB/T 16439 2009互换伺服系统通用技术前提有关界说

  互换伺服系统(AC sevo system)

  以互换伺服电动机作为执行元件,,,,,,,使物体的地位/角度、速度、加快度或转矩等状态变量可能追随输入节造信号指标值(或给定值)肆意变动的自动节造系统。。。。。。。。

  互换伺服系统由互换伺服驱动器、互换伺服电动机和传感三个部门组成。。。。。。。。

  互换伺服驱动器按其节造电路和软件的实现方式可分为模拟量节造、数字模拟混合节造和全数字化节造。。。。。。。。

  互换伺服系统按其所用的电动机可分为:异步电动机伺服系统和永磁同步电动机伺服系统。。。。。。。。

  互换伺服节造系统依照节造方式可分为地位节造伺服系统、速度节造伺服系统和转矩节造伺服系统。。。。。。。。


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伺服系统组成

  伺服系统由伺服驱动器,,,,,,,和伺服电机及有关传感测试装置组成,,,,,,,图1为伺服节造系统的典型组成道理。。。。。。。。

伺服系统典型组成

图1.伺服系统典型组成

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伺服系统重要技术指标

1、正回转速差率

  伺服系统在额定电压空载运行,,,,,,,不扭转转速指令的量值,,,,,,,仅扭转电动机的旋转方向,,,,,,,丈量电动机的正、反两方向的转速均匀值n_ccw和n_cw,,,,,,,按式(1)推算正回转速差率K_n。。。。。。。。
  K_n=(|n_cw-n_ccw |)/(n_cw+n_ccw )×100%…………(1)
  式中:
  K_n——正回转速差率;;; ;;
  n_cw——电动机顺使仉旋转时的转速均匀值,,,,,,,r/min;;; ;;
  n_ccw——电动机逆使仉旋转时的转速均匀值,,,,,,,r/min;;; ;;

2、转速调整率

  伺服系统在额定转速前提下,,,,,,,仅电源电压变动,,,,,,,或仅环境温度变动,,,,,,,或仅负载变动,,,,,,,电动机的均匀转速变动值与额定转速的百分比别离叫做电压变动的转速调整率、温度变动的转速调整率、负载变动的转速调整率。。。。。。。。按式(2)推算转速调整率。。。。。。。。

  ?n= (|n_i-n_N |)/n_N ×100%   i=1,2…………(2)

  ?n——转速调整率;;; ;;
  n_i——电动机的现实转速,,,,,,,r/min;;; ;;
  n_N——电动机的额定转速,,,,,,,r/min;;; ;;

3、转矩颠簸系数

  伺服系统稳态运行时,,,,,,,对电动机施加恒定负载,,,,,,,瞬时转矩的最大值为T_max,,,,,,,最幼是为T_min,,,,,,,则转矩颠簸系数K_fT为:

  K_fT=(T_max-T_min)/(T_max-T_min )×100%…………(3)

  式中:

  K_fT——转矩颠簸系数;;; ;;

  T_max——瞬态转矩的最大值,,,,,,,N?m;;; ;;

  T_min——瞬态转矩的最幼值,,,,,,,N?m。。。。。。。。

3、转速颠簸系数

  伺服系统稳态运行时,,,,,,,瞬时转速的最大值为n_max,,,,,,,则转速颠簸系数K_fn为:

  K_fn=(n_max-n_min)/(n_max-n_min )×100%…………(4)
  式中:
  K_fn——转速颠簸系数;;; ;;
  n_max——瞬时转速的最大值,,,,,,,r/min;;; ;;
  n_min——瞬时转速的最幼值,,,,,,,r/min;;; ;;

4、伺服系统调速比

  伺服系统满足划定的转速调整率和划定的转速颠簸时的最低空载转速n_min和额定转速n_N之比,,,,,,,用D暗示。。。。。。。。
  D= n_min/n_N …………(5)
  式中:
  D——调速比;;; ;;
  n_min——最低空载转速,,,,,,,r/min;;; ;;
  n_N——额定转速,,,,,,,r/min;;; ;;

5、频带宽度

  伺服系统输入量为正弦波,,,,,,,随着正弦波信号的频率逐步升高,,,,,,,对应的输出量的相位滞后逐步增包头时幅值逐步减。。。。。。。。,,,,,,相位滞后增大至90°时或者幅值减幼至低频段幅值1?√2时的频率。。。。。。。。

6、静态刚度

  地位伺服系统处于空载零速工作状态,,,,,,,对电动机轴端正转方向和回转方向施加陆续转矩T0,,,,,,,丈量出转角的偏移量?θ,,,,,,,则静态刚度K_s为;

  K_s=T_0/?θ…………(6)

  式中:

  K_s——静态刚度,,,,,,,N?m/(′);;; ;;

  T_0——陆续转矩,,,,,,,N?m;;; ;;

  ?θ——转角的偏移量,,,,,,,(′)。。。。。。。。

7、惯量适应领域

  伺服系统在不影响自身不变性和调速比的前提下所能带的惯量负载的领域(通常以电动机的转子惯量的倍数暗示)。。。。。。。。

8、动态地位跟踪误差

  伺服系统对输入信号的瞬态响应过程中,,,,,,,地位指令值与地位反馈值之差。。。。。。。。

9、系统效能

  电动机的输出机械功率与驱动器的输入有功功率之比。。。。。。。。

  【参考资料】GB/T 16439 2009互换伺服系统通用技术前提
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伺服电机与步进电机的区别
  步进电机是一种离散运动的装置,,,,,,,宽泛利用于数字节造系统中。。。。。。。。

  为了适应数字节造系统的发展趋向,,,,,,,运动节造系统中大多选取步进电机或伺服电机作为执行电动机。。。。。。。。固然两者在给定方式上极度类似(如:脉冲信号或数字设定),,,,,,,但在使用机能和利用场所上存在着较大的差距。。。。。。。。

伺服系统

  注:由于伺服电机通常必要与伺服节造器一路组成系统,,,,,,,以下对比中所述的伺服电机的有关机能,,,,,,,均与节造器有关。。。。。。。。

1、伺服电机的节造精杜着于步进电机

  两相混合式步进电机步距角通常为3.6°、 1.8°,,,,,,,五相混合式步进电机步距角通常为0.72 °、0.36°,,,,,,,某些高机能的步进电机步距角可达0.09°;;; ;;德国百格拉公司(BERGER LAHR)出产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°。。。。。。。。 

  伺服电机的节造精度取决于旋转编码器。。。。。。。。以选取四倍频技术的2500线编码器的电机而言,,,,,,,其脉冲当量为360°/10000=0.036°。。。。。。。。对于17位编码器的伺服电机而言,,,,,,,即其脉冲当量为360°/131072≈0.003°(约10″)。。。。。。。。

2、伺服电机低速个性优于步进电机

  步进电机在低速时易出现低频振动景象。。。。。。。。伺服电机在低速时仍能安稳运行。。。。。。。。

3、伺服电机的矩频个性优于步进电机

  步进电机的输着力矩随转速升高而降落,,,,,,,且在较高转速时会急剧降落,,,,,,,所以其最高工作转速通常在300~600RPM。。。。。。。。互换伺服电机为恒力矩输出,,,,,,,即在其额定转速(通常为2000RPM或3000RPM)以内,,,,,,,可实现恒转矩节造,,,,,,,在额定转速以上实现恒功率节造。。。。。。。。

4、伺服电机的过载能力优于步进电机

  步进电机通常不拥有过载能力。。。。。。。。互换伺服电机拥有较强的超速或过转矩能力。。。。。。。。其最大转矩可达到额定转矩的三倍甚至更高。。。。。。。。

5、伺服电机的运行机能优于步进电机

  步进电机通常选取开环节造,,,,,,,启动频率过高或负载过大时易出现丢步或堵转的景象;;; ;;终场时转速过高易出现过冲的景象,,,,,,,所以为保障其节造精度,,,,,,,应处置好升、降速问题。。。。。。。。伺服电机通常选取关环节造,,,,,,,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,,,,,,,内部组成地位环和速度环,,,,,,,不会出现丢步或过冲景象,,,,,,,节造机能更为靠得住。。。。。。。。

6、伺服电机响应速杜着于步进电机

  步进电机从静止到额定转速(通常几百转每分)通常必要几百毫秒。。。。。。。。互换伺服电机从静止加快到其额定转速(如:3000转每分)仅需几毫秒。。。。。。。。

  综上所述,,,,,,,互换伺服系统在很多机能方面都优于步进电机。。。。。。。。然而,,,,,,,对于要求不高的伺服系统,,,,,,,也能够作为选用步进电机作为执行机构。。。。。。。。


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