1、作成作成：劉豪：劉豪日期：日期：2014.11.272014.11.27伺服基礎知識培訓伺服基礎知識培訓伺服的語源伺服的語源 伺服的語源是由拉丁語中的伺服的語源是由拉丁語中的Servus（ （奴隸奴隸） ）而來的而來的。 。 1934年年由由H.L.Hazen所命名所命名。 。 （ （：Service或或） ） 伺服的定義伺服的定義 正確的稱呼是正確的稱呼是 伺服機構或伺服裝置，是自動控制系統的一個分支伺服機構或伺服裝置，是自動控制系統的一個分支。 。 在在JIS標準里標準里 被定義為被定義為 以物體的位置、方位、姿勢等作為控制量，可追隨目標以物體的位置、方位、姿勢等作為控制量，可追隨目標值任

2、意變化而構成的控制系統值任意變化而構成的控制系統。伺服伺服伺服機構伺服機構Servo 伺服控制伺服控制系統系統都是同一個都是同一個意思意思伺服系統的構成伺服機構的構成伺服機構的構成伺服機構將輸入（目標值信號）與輸出（實際機械的動作）經常作比較，控制其差值為零。伺服機構將輸入（目標值信號）與輸出（實際機械的動作）經常作比較，控制其差值為零。為了做出比較需將輸出返回到輸入端。由輸出返回到輸入端是與輸入為了做出比較需將輸出返回到輸入端。由輸出返回到輸入端是與輸入輸出的信號流向相反的所輸出的信號流向相反的所以將其稱為反饋以將其稱為反饋（ （Feedback： ：向后供給的意思向后供給的意思） ）控制。

3、控制。反饋反饋目標値目標値編碼器編碼器伺服放大器伺服電機伺服電機機構機構裝置裝置速度位置速度位置出力出力一般情況下傳感器是使用裝在電機的負載軸一般情況下傳感器是使用裝在電機的負載軸的另一側的被稱為編碼器（后述）的東西。的另一側的被稱為編碼器（后述）的東西。伺服放大器、伺服電機、編碼器一起作為整伺服放大器、伺服電機、編碼器一起作為整體被稱呼時使用體被稱呼時使用伺服驅動器伺服驅動器這個用語。這個用語。伺服放大器伺服放大器被稱為上位控制器的作為目標值信號被稱為上位控制器的作為目標值信號發生的裝置發生的裝置傳感器傳感器編碼器編碼器伺服機構的構成伺服機構的構成伺服控制過程原理圖伺服圖片：伺服圖片：伺服電

4、機伺服電機伺服電機驅動器伺服電機驅動器松下交流伺服電機及驅動器松下交流伺服電機及驅動器伺服馬達分類：伺服馬達分類：普通的伺服電機有SM（同步）型AC伺服電機、IM（感應）型AC伺服電機和DC伺服電機3種，與自動化相關的伺服電機一般指SM型AC伺服電機。（原因為DC伺服的整流電刷需要進行維護、檢查，DC伺服電機會產生粉未，不能在有潔凈要求的環境使用。槽槽伺服馬達結構伺服馬達結構11DC伺服電機與伺服電機與AC伺服電機的比較伺服電機的比較轉子轉子AC伺服電機伺服電機定子定子整流整流特長特長缺點缺點DC伺服電機伺服電機繞組繞組永久磁鋼永久磁鋼由電刷和換向器組由電刷和換向器組成的機械整流成的機械整流伺

5、服驅動器簡單伺服驅動器簡單電刷必須定期檢查更換電刷必須定期檢查更換永久磁鋼永久磁鋼UVW 相相繞組繞組根據磁極檢出控制根據磁極檢出控制相相繞組通所的電流來實現繞組通所的電流來實現沒有機械磨損部分沒有機械磨損部分所以無需維護所以無需維護伺服驅動器復雜伺服驅動器復雜伺服電機按照構造分類：1.旋轉形伺服馬達2.線性伺服馬達線性伺服馬達13線性電機的結構是將旋轉電機線性電機的結構是將旋轉電機的定子和轉子如圖示向直線方的定子和轉子如圖示向直線方向展開而成，原先轉子的切線向展開而成，原先轉子的切線方向的電磁轉矩變為直線方向方向的電磁轉矩變為直線方向的推力的推力。 。特長特長由于是負載直接驅動，可以有由于是

6、負載直接驅動，可以有寬廣的調速范圍和很高的定位寬廣的調速范圍和很高的定位精度精度。 。電機本身是剛性體，直接驅動電機本身是剛性體，直接驅動負載可提高機構整體的剛性負載可提高機構整體的剛性。 。運行噪音低。運行噪音低。2-9構造構造： ： 電機由動子電機由動子（ （線圈線圈） ）和定子和定子（ （永磁板永磁板） ）所構成所構成。 。動子沒有鐵芯，用樹脂將線圈準確固定而成動子沒有鐵芯，用樹脂將線圈準確固定而成。 。定子是在定子板上將板狀的永磁體準確固定，定子是在定子板上將板狀的永磁體準確固定，由上下由上下2塊相向放置而構成塊相向放置而構成。 。無鐵芯無鐵芯型型（也有，有鐵芯型）（也有，有鐵芯型）特

7、長特長 由于沒有磁吸力以及嚙合力，施加在由于沒有磁吸力以及嚙合力，施加在軸部的壓力和速度差非常小軸部的壓力和速度差非常小。 。 沒有吸力的緣故，可使噪音降低并延沒有吸力的緣故，可使噪音降低并延長導軌的使用壽命長導軌的使用壽命。 。 沒有了嚙合力，使得推力的波動非常沒有了嚙合力，使得推力的波動非常小小。 。永磁體永磁體線圈線圈伺服器的工作模式：伺服器的工作模式：伺服驅動器銘牌含義伺服驅動器銘牌含義伺服驅動器銘牌含義伺服驅動器銘牌含義編碼器：編碼器：編碼器：編碼器： 圓盤上刻有相位相差圓盤上刻有相位相差90度的度的A相、相、B相的槽相的槽 由此可檢測出旋轉量和旋轉方向由此可檢測出旋轉量和旋轉方向。

8、 。） 增量型編碼器的原理增量型編碼器的原理旋轉方向判定的原理旋轉方向判定的原理例：例： 由由B相作為基準相作為基準 B相相為為On時如果時如果A相相有上升沿，定義為正傳。有上升沿，定義為正傳。 B相相為為O 時如果時如果A相相有上升沿，定義為反轉有上升沿，定義為反轉。 。增量型編碼器的原理增量型編碼器的原理（圓盤上的形狀）（圓盤上的形狀）直接計數脈沖數直接計數脈沖數1個脈沖計數個脈沖計數2次次（ （2倍頻倍頻） ）1組脈沖計數組脈沖計數4次次（ （4倍頻倍頻） ）倍頻的原理倍頻的原理絕對值編碼器方式絕對值編碼器方式本公司的絕對值編碼器采用配置有電池，在伺服放大器電源關斷時也能記憶當前位置情報

9、本公司的絕對值編碼器采用配置有電池，在伺服放大器電源關斷時也能記憶當前位置情報的方式。的方式。伺服放大器電源打開后伺服放大器將電機軸距離原點的圈數及脈沖數所反映的當前位置情伺服放大器電源打開后伺服放大器將電機軸距離原點的圈數及脈沖數所反映的當前位置情報向上位控制器傳送報向上位控制器傳送。 。右回転時右回転時左回転時左回転時A相相B相相 A相相B相相 ）絕對值編碼器的基本原理絕對值編碼器的基本原理 可以檢測出對于基準點的絕對位置可以檢測出對于基準點的絕對位置（ （旋轉角度旋轉角度） ）的編碼器的編碼器 根據所需要的分辨率增加道數根據所需要的分辨率增加道數左圖所示的左圖所示的6 6個道個道、 、旋

10、轉旋轉 圈的圈的 分辨率為分辨率為（ ） ）分之一分之一旋轉旋轉1 1圈需要圈需要，分之一分之一的分辨率的話需要的分辨率的話需要1111個道，個道，但實際上也有辦法減少道數但實際上也有辦法減少道數 在分辨率的范圍內輸出波形在分辨率的范圍內輸出波形是不重復的是不重復的 根據讀取的輸出波形可以得到根據讀取的輸出波形可以得到絕對位置的信息絕對位置的信息 另外還配備了有電池作斷電另外還配備了有電池作斷電備份的計數器以判斷出當前所備份的計數器以判斷出當前所轉到的圈數位置轉到的圈數位置 驅動伺服電機的裝置稱為伺服增幅器驅動伺服電機的裝置稱為伺服增幅器（ （或伺服放大器或伺服放大器）。）。伺服放大器在安川電

11、機伺服放大器在安川電機產品里的稱呼為伺服產品里的稱呼為伺服PACK。 。伺服放大器的功能框圖如下圖所示伺服放大器的功能框圖如下圖所示。 。動力部分動力部分反饋反饋電機電機編碼器編碼器整流部分整流部分逆變部分逆變部分） 動力部分的構成動力部分的構成 動力部分是承擔了產生驅動電機所需的電流并提供給電機這部分功能動力部分是承擔了產生驅動電機所需的電流并提供給電機這部分功能如下圖所示的，將工頻電壓整流為直流的整流部分以及產生隨電機的旋轉角所需如下圖所示的，將工頻電壓整流為直流的整流部分以及產生隨電機的旋轉角所需電流的逆變部分電流的逆變部分。 。） 電電流演算部流演算部電流演算部的功能是確定流入各相的電

12、流的大小電流演算部的功能是確定流入各相的電流的大小。 。將在后面作介紹的控制部里的轉矩由控制部將在后面作介紹的控制部里的轉矩由控制部的指令與電機當前的旋轉角度位置（稱為磁極）信息計算出流入各相所需的電流大小的指令與電機當前的旋轉角度位置（稱為磁極）信息計算出流入各相所需的電流大小。 。電機旋電機旋轉時磁極時刻都在變化，因此流入各相的電流的大小也要時刻變化轉時磁極時刻都在變化，因此流入各相的電流的大小也要時刻變化。 。25） 控制部的構成控制部的構成 控制部可稱為伺服驅動根本的管理部分控制部可稱為伺服驅動根本的管理部分。 。換句話說換句話說、 、將指令值與當前值進行差值運算將指令值與當前值進行差

13、值運算、 、并控制并控制該差值為零運行該差值為零運行。 。伺服器的控制模式分類：伺服器的控制模式分類：伺服器的控制模式分類：伺服器的控制模式分類：伺服器的控制模式分類：伺服器的控制模式分類：伺服器的工作模式：伺服器的工作模式：1.扭矩控制模式扭矩控制模式2.速度控制模式速度控制模式3.位置控制模式位置控制模式1.電流環電流環2.速度環速度環3.位置環位置環工作工作模式模式三環控制伺服器的工作模式：伺服器的工作模式：伺服器的工作模式：伺服器的工作模式：速度制模式伺服器的工作模式：伺服器的工作模式：位置控制模式轉距控制模式伺服器的工作模式：伺服器的工作模式：伺服器內部電路系統框圖伺服器內部電路系統

14、框圖伺服的相關術語伺服的相關術語伺服的相關術語伺服的相關術語伺服的相關術語伺服的相關術語伺服的相關術語伺服的相關術語電子齒齒輪的作用伺服電機應用舉例伺服電機應用舉例伺服電機應用舉例伺服電機應用舉例恒恒張張力控制力控制伺服系統的配置知識點總結：知識點總結：1.扭矩控制模式扭矩控制模式2.速度控制模式速度控制模式3.位置控制模式位置控制模式工作工作模式模式1.電流環電流環2.速度環速度環3.位置環位置環三環控制1.開環控制方式開環控制方式2.半閉環控制方式半閉環控制方式 3.全閉環控制方式全閉環控制方式控制方式1.DC直流伺服電機直流伺服電機2.AC交流同步伺服電機交流同步伺服電機伺服電機的分類1.增量形編碼器（增量形編碼器（ 要原點復位）要原點復位）2.絕對值形編碼器（不需要原點復位）絕對值形編碼器（不需要原點復位）3.旋轉變壓器旋轉變壓器（要原點復位（要原點復位）編碼的分類伺服器故障現象顯示出現碼并伴隨無規律閃爍X軸#1驅動器常見故障判定處理：常見故障判定處理：安川伺服電池電壓低（例），無電，故障代碼：A.83 ， A.93電池的更換電池的電壓下降至大約2