伺服系統(tǒng)的分類及其工作原理和性能特點分析

1、伺服系統(tǒng)的分類及其工作原理和性能特點分析2011-12-19 17:16:32|分類：默認(rèn)分類 字號大中小訂閱伺服系統(tǒng)是輸入控制輸出的一種自動控制系統(tǒng),它可以嚴(yán)格的現(xiàn)實輸出變量精確地 跟隨或復(fù)現(xiàn)輸入變量，一般情況下，它的控制對象為機械位置或角度，現(xiàn)在的工業(yè)控制中， 很多大的設(shè)備設(shè)施都需要現(xiàn)實自動控制和精確高精度的控制，這樣就導(dǎo)致其得到了十分廣泛 應(yīng)用。一般有三種基本控制方式，即位置、速度、力矩控制方式。通常位置和速度控制用得 比較多。在伺服系統(tǒng)中，控制電路十分關(guān)鍵，它直接影響到系統(tǒng)的性能品質(zhì)。由于上面的分析可以看出，它對于工業(yè)控制、自動化、自動控制、工控等領(lǐng)域，使 用的頻率還是很高的。下面我們

2、來深入的分析一下什么是伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)的分類，并分 析各種伺服系統(tǒng)的工作原理和性能及特點比較，通過總結(jié)這些基礎(chǔ)知識，希望能給大家的學(xué) 習(xí)帶來幫助和參考。伺服系統(tǒng)的分類、原理和特點(1)按調(diào)節(jié)理論分類A、開環(huán)-即無位置反饋的系統(tǒng)，其驅(qū)動元件主要是功率步進(jìn)電機或液壓脈沖馬達(dá)。 它的結(jié)構(gòu)簡單、易于控制，但缺點是精度差，低速不平穩(wěn)，扭矩小。一般用于輕載負(fù)載變化 不大或經(jīng)濟型數(shù)控機床上。在這種系統(tǒng)中，如果是大功率驅(qū)動時，用步進(jìn)電機作為執(zhí)行元件。 驅(qū)動電路的主要任務(wù)是將指令脈沖轉(zhuǎn)化為驅(qū)動執(zhí)行元件所需的信號。圖1開環(huán)系統(tǒng)構(gòu)戚圖B、閉環(huán)誤差控制隨動隨動系統(tǒng)。數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)的誤差，是CNC輸出的位 置指令和

3、機床工作臺實際位置的差值。閉環(huán)系統(tǒng)運動執(zhí)行元件不能反映運動的位置，因此需要有位置檢測裝置。由于是反饋控制，反饋測量裝置精度很高，所以系統(tǒng)傳誤差可得到補償, 提高了跟隨精度和定位精度。主要由執(zhí)行元件、檢測單元、比較環(huán)節(jié)、驅(qū)動電路和機床5部 分組成。比較環(huán)節(jié)的作用是將指令信號和反饋信號進(jìn)行比較，兩者的差值作為伺服系統(tǒng)的跟 隨誤差，經(jīng)驅(qū)動電路，控制執(zhí)行元件帶動工作臺繼續(xù)移動，直到跟隨誤差為零。圖對閉環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成框圖C、半閉環(huán)半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)是一致的，不同點只是閉環(huán)系統(tǒng)環(huán)內(nèi) 包括較多的機械傳動部件，傳動誤差均可被補償。理論上精度可以達(dá)到很高。但由于受機械 變形、溫度變化、振動以及其它因素的影響

4、，系統(tǒng)穩(wěn)定性難以調(diào)整。這種伺服系統(tǒng)所能達(dá)以 的精度、速度和動太特性優(yōu)于開環(huán)伺服系統(tǒng)，其復(fù)雜性和成本低于閉環(huán)伺系統(tǒng)，主要用于大 多數(shù)中小型數(shù)控機床。(2)按驅(qū)動元件的類型分類A、電液伺服系統(tǒng)-由電信號處理裝置和液壓動力機構(gòu)組成的反饋控制系統(tǒng)。最常 見的有電液位置伺服系統(tǒng)、電液速度控制系統(tǒng)和電液力(或力矩)控制系統(tǒng).。常用的位置檢測 元件有自整角機、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器和差動變壓器等。為改善系統(tǒng)性能，常采用串聯(lián) 滯后校正來提高低頻增益，降低系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。此外，采用加速度或壓力負(fù)反饋校正則是 提高阻尼性能而又不降低效率的有效辦法。B、電氣伺服系統(tǒng)-全部采用電子器件和電機部件，操作維護(hù)方便，可靠性

5、高。驅(qū) 動元件主要有步進(jìn)電機和交流伺服電機。它們沒有液壓系統(tǒng)中的噪聲、污染和維修費用高等 問題，但反應(yīng)速度和低速力矩不如液壓系統(tǒng)高，現(xiàn)在電機的驅(qū)動線路、電機本身的結(jié)構(gòu)都得 到很大的改善，性能大大提高。C、機電伺服系統(tǒng)以電動機作為動力驅(qū)動元件，電動機是將電能轉(zhuǎn)換為機械能 的元件，功率范圍寬，使用方便，容易控制，是應(yīng)用最廣的驅(qū)動元件。機電伺服系統(tǒng)按所用電 機的類型又可分為直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)，它性能和結(jié)構(gòu)與電機類型和控制方式有很 大關(guān)系。結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求根據(jù)不同的伺服系統(tǒng)的分類，他們的結(jié)構(gòu)會有差別，但是一般閉環(huán)的結(jié)構(gòu)主要包括 控制器，被控對象，執(zhí)行環(huán)節(jié)，檢測環(huán)節(jié),比較環(huán)節(jié)等五部分;信號輸入后先

6、是到達(dá)比較環(huán)節(jié)，進(jìn) 行與預(yù)定值比較，將比較的結(jié)構(gòu)輸入控制器，控制器根據(jù)內(nèi)置的控制算法來計算的到輸出到 執(zhí)行環(huán)節(jié),執(zhí)行環(huán)節(jié)就將這些信號轉(zhuǎn)成合適的輸出來驅(qū)動需要驅(qū)動的設(shè)備，也就是被控對象。 在驅(qū)動被控對象的時候，我們通過檢測一些我們用來對比的信號，并經(jīng)過檢測環(huán)節(jié)來反饋到 比較環(huán)節(jié)，這樣來進(jìn)行控制。它的技術(shù)要求主要包括系統(tǒng)精度、穩(wěn)定性、響應(yīng)特性、工作頻率四大方面，這四大 方面也是我們在選擇一款合適的產(chǎn)品時候最需要關(guān)注的地方。發(fā)展趨勢隨著科技的發(fā)展和控制系統(tǒng)和控制技術(shù)的發(fā)展，伺服控制系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展， 盡管伺服系統(tǒng)的分類很多形式各異，但是它們的發(fā)展趨勢是一樣的，主要表現(xiàn)在高效率化、 直接驅(qū)動、高速高精高性能化、一體化和集成化、通用及網(wǎng)絡(luò)化、智能及模塊化、專用化和 多樣化等發(fā)展等方面。在工業(yè)領(lǐng)域，特別是數(shù)控、機床等領(lǐng)域，由于