1、www.bonding.cc第三章 驅動元件及其計算機控制v直流伺服電機及其控制v交流伺服電機及其控制v液壓、氣動閥及其控制www.bonding.cc3.1 直流伺服電機及其控制3.1.1 伺服系統的要求 “伺服”一詞是跟隨的意思，即被控的電機忠實地執行頻繁變化的位置或速度指令，精確地控制機械系統運動的位移或角度，這種自動系統稱伺服系統或隨動系統。 以直流伺服電機為驅動元件的伺服系統，稱直流伺服系統。 以交流伺服電機為驅動元件的伺服系統，稱交流伺服系統。 www.bonding.cc伺服系統的要求 工作精度高 調速性能好 帶負載能力強 響應速度快 穩定性和可靠性高 www.bonding.c

2、c3.1.2 直流伺服電機結構和速度控制原理 www.bonding.cc直流電機的輸出電磁轉矩表達式為：控制直流伺服電機電磁轉矩和速度的方法有兩種： 一種是改變電樞電壓Ua即改變電樞電流Ia的方法； 另一種是改變勵磁電流If即改變磁通的方法。常用調節電樞電壓的方法。 www.bonding.cc優點：一元函數，線性較好，控制方便；響應速度快； 輸出轉矩大。www.bonding.cc3.1.3 直流伺服電機的基本特性 1、機械特性 在輸入的電樞電壓Ua保持不變時，電機的轉速n隨電磁轉矩M變化而變化的規律，稱直流電機的機械特性。 K值大表示電磁轉矩的變化引起電機轉速的變化大，這種情況稱直流電機

3、的機械特性軟；反之，斜率K值小，電機的機械特性硬。在直流伺服系統中，總是希望電機的機械特性硬一些，這樣，當帶動的負載變化時，引起的電機轉速變化小，有利于提高重流電機的速度穩定性和工件的加工精度。 功耗增大。www.bonding.cc機械特性曲線www.bonding.cc2、調節特性直流電機在一定的電磁轉矩M（或負載轉矩）下電機的穩態轉速n隨電樞的控制電壓Ua變化而變化的規律，被稱為直流電機的調節特性 。www.bonding.cc 斜率K反映了電機轉速n隨控制電壓Ua的變化而變化快慢的關系，其值大小與負載大小無關，僅取決于電機本身的結構和技術參數。 www.bonding.cc3、動態特性

4、 從原來的穩定狀態到新的穩定狀態，存在一個過渡過程，這就是直流電機的動態特性。 決定時間常數的主要因素有： 慣性J的影響、電樞回路電阻Ra的影響、機械特性硬度的影響。www.bonding.cc3.1.4 直流伺服電機的種類和主要技術參數按轉動部分慣性大小來分：小慣量直流電機 印刷電路板的自動鉆孔機中慣量直流電機（寬調速直流電機） 數控機床的進給系統大慣量直流電機 數控機床的主軸電機特種形式的低慣量直流電機www.bonding.cc主要技術參數：額定功率Pe額定電壓Ue額定電流Ie額定轉速ne額定轉矩MIe調速比D直流伺服電機的選擇，是根據被驅動機械的負載轉矩、運動規律和控制要求來確定。ww

5、w.bonding.cc3.1.5 直流伺服電機的速度控制1、直流伺服電機速度控制技術指標 （1）調速范圍D電機在額定負載下 （2）靜差度S 指電機由理想空載增加到額定負載時的轉速降落ne與理想空載轉速n。之比 www.bonding.cc （3）調速的平滑性Q 用兩個相近轉速之比表示 Q值越接近1，表示調速平滑性越好。 www.bonding.cc2、直流伺服電機調速對控制信號進行功率放大 （1）線性型優點：電路結構和原理簡單，成本低，加速能力強 ；缺點：發熱厲害，耗損大。適用于小功率低慣量直流電機。 www.bonding.cc（2）開關型 對直流電機采用脈沖方式供電 ，PWM優點：功率損

6、耗小，運行效率高，加減速性能好，尤其是在要求低速大轉矩下連續運行的場合。已普遍用于中小慣量的直流電機調速。 （3）晶閘管型（可控硅型） 對直流電機采用脈沖方式供電 ，PWM優點：輸出功率大，電流大 。適用于大功率大慣量的直流電機調速。 www.bonding.cc雙向式PWM調速電機的轉動方向處決于t1的大小。www.bonding.cc優點：電樞電流穩定連續，外特性硬度高，死區很小，低速性能好，調速范圍寬；缺點：工作過程中4個功率三極管都處于開關狀態，故開關損耗大，易發生上、下兩管直通，造成電源短路等。 www.bonding.cc單向式PWM調速www.bonding.cc3、直流伺服電機

7、閉環速度控制系統www.bonding.ccwww.bonding.ccwww.bonding.cc3.1.6 直流伺服電機位置伺服控制系統www.bonding.ccwww.bonding.cc位置伺服模塊www.bonding.ccwww.bonding.ccwww.bonding.ccwww.bonding.cc3.2 交流伺服電機及其控制3.2.1 交流伺服控制的發展直流電動機具有很好的控制性能和調速性能 ；但其致 命弱點是常產生火花和磨損，電刷和換向 器需要經常的維護和保養 。交流電動機調速比較困難。 隨著變頻調速技術的進步，交流電機調速控制己在大功率、高電壓、高精度、快響應等領域中

8、的應用己取得重要進展 。www.bonding.cc3.2.2 交流伺服電機結構和工作原理www.bonding.ccwww.bonding.cc工作原理：定子繞組通入三相交流電后，產生旋轉磁場，旋轉磁場切割轉子中銅條產生電流，有電流流過的銅條在磁場中受力的作用，使轉子產生旋轉力矩，驅動轉子旋轉，轉子的旋轉方向與旋轉磁場的旋轉方向相同，其旋轉速度n可表達為： www.bonding.ccwww.bonding.cc感應式電機的速度控制有3種方法： 改變加在電機上的電源頻率f； 改變轉差率s，即改變加在電機上的電源電壓； 改變電機的磁極對數p。 www.bonding.cc改變定子電壓的速度控制

9、www.bonding.cc其基本原理是利用電機轉差率的改變來達到 控制速度的目的。 www.bonding.cc控制定子電壓調速的優點是： 速度控制范囿為1：10； 可以進行制動控制（定子繞組中通人直流電流或通入 相序反向的交流電流）。 缺點是： 由于轉子輸入功率與負載轉矩成比例，隨著轉速的降低，損失增加，效率降低。 采用改變電機輸入電壓控制電機轉速時，應選用轉子電阻較大的電機，以減小其功率損失和發熱。 www.bonding.cc定子頻率控制 定子頻率控制的基本原理是通過調節輸入到交流電機定子的電壓（或電流）的頻率和幅值，來控制交流電機的轉速，以滿足實際工作的要求。感應電機的轉差頻率控制

10、Vf（電壓頻率比）控制 www.bonding.cc感應電機的轉差頻率控制 其基本控制原理是，實時檢測感應電機的旋轉角頻率m并進行反饋，將反饋的m和給定的轉差頻率s相加再生時相減），以決定定子電流角頻率。 www.bonding.ccwww.bonding.ccwww.bonding.ccwww.bonding.ccVf（電壓頻率比）控制www.bonding.ccwww.bonding.cc3.2.3 逆變器 逆變器是交流伺服電機的驅動電源，它供給交流電機一定幅值、一定頻率的交流電流或電壓，從而達到交流電機調速控制的目的。分類：電壓型、電流型；PWM逆變器、PAM逆變器矩形波逆變器、正弦波逆

11、變器www.bonding.cc電流型逆變器主電路的工作原理www.bonding.cc電壓型逆變器主電路的工作原理www.bonding.cc逆變器的PWM控制www.bonding.ccwww.bonding.ccwww.bonding.cc逆變器的數字控制www.bonding.ccwww.bonding.ccwww.bonding.cc3.3 液壓、氣動閥及其控制 驅動元件液壓、氣動缸和馬達的運動是靠壓力油、壓縮空氣作為動力源；運動的控制是靠液壓系統和氣動系統的各種閥來完成。 www.bonding.cc1、液壓系統的基本原理1，油箱； 2濾網；3油泵； 4節流閥；5管路； 6換向閥；7、9油管；8，油缸；10電磁鐵；11溢流閥；12，油管 www.bonding.ccwww.bonding.cc2、液壓閥的分類按控制功能分： 壓力控制閥、方向控制閥、流量控制閥按液壓系統的壓力