伺服基礎(chǔ)培訓(xùn)教材課件

作成：劉豪日期：2014.11.27伺服基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)實(shí)用文檔伺服的語(yǔ)源

伺服的語(yǔ)源是由拉丁語(yǔ)中的Servus（奴隸）而來(lái)的。

1934年由H.L.Hazen所命名。（Ｓｅｒｖｕｓ：Service或Ｓｅｒｖａｎｔ）

伺服的定義

正確的稱呼是伺服機(jī)構(gòu)或伺服裝置，是自動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)分支。

在JIS標(biāo)準(zhǔn)里被定義為「以物體的位置、方位、姿勢(shì)等作為控制量，可追隨目標(biāo)值任意變化而構(gòu)成的控制系統(tǒng)」。伺服伺服機(jī)構(gòu)Servo伺服控制系統(tǒng)都是同一個(gè)意思實(shí)用文檔伺服系統(tǒng)的構(gòu)成實(shí)用文檔伺服機(jī)構(gòu)的構(gòu)成伺服機(jī)構(gòu)將輸入（目標(biāo)值信號(hào)）與輸出（實(shí)際機(jī)械的動(dòng)作）經(jīng)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→輸出的信號(hào)流向相反的所以將其稱為反饋（Feedback：向后供給的意思）控制。反饋目標(biāo)値編碼器伺服放大器伺服電機(jī)機(jī)構(gòu)裝置速度／位置出力一般情況下傳感器是使用裝在電機(jī)的負(fù)載軸的另一側(cè)的被稱為編碼器（后述）的東西。伺服放大器、伺服電機(jī)、編碼器一起作為整體被稱呼時(shí)使用伺服驅(qū)動(dòng)器這個(gè)用語(yǔ)。伺服放大器被稱為上位控制器的作為目標(biāo)值信號(hào)發(fā)生的裝置傳感器編碼器實(shí)用文檔伺服機(jī)構(gòu)的構(gòu)成伺服控制過(guò)程原理圖實(shí)用文檔一、伺服系統(tǒng)介紹伺服圖片：伺服電機(jī)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)用文檔日本三菱、松下及安川，德國(guó)的西門子等，產(chǎn)品外形有：松下交流伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器伺服電動(dòng)機(jī)典型生產(chǎn)廠家實(shí)用文檔一、伺服系統(tǒng)介紹伺服馬達(dá)分類：實(shí)用文檔普通的伺服電機(jī)有SM（同步）型AC伺服電機(jī)、IM（感應(yīng)）型AC伺服電機(jī)和DC伺服電機(jī)3種，與自動(dòng)化相關(guān)的伺服電機(jī)一般指SM型AC伺服電機(jī)。（原因?yàn)镈C伺服的整流電刷需要進(jìn)行維護(hù)、檢查，DC伺服電機(jī)會(huì)產(chǎn)生粉未，不能在有潔凈要求的環(huán)境使用。實(shí)用文檔槽伺服馬達(dá)結(jié)構(gòu)實(shí)用文檔DC伺服電機(jī)與AC伺服電機(jī)的比較轉(zhuǎn)子AC伺服電機(jī)定子整流特長(zhǎng)缺點(diǎn)DC伺服電機(jī)繞組永久磁鋼由電刷和換向器組成的機(jī)械整流伺服驅(qū)動(dòng)器簡(jiǎn)單電刷必須定期檢查更換永久磁鋼UVW

３相繞組根據(jù)磁極檢出控制３相繞組通所的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)沒(méi)有機(jī)械磨損部分所以無(wú)需維護(hù)伺服驅(qū)動(dòng)器復(fù)雜11實(shí)用文檔伺服電機(jī)按照構(gòu)造分類：1.旋轉(zhuǎn)形伺服馬達(dá)2.線性伺服馬達(dá)實(shí)用文檔線性電機(jī)的結(jié)構(gòu)是將旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子如圖示向直線方向展開而成，原先轉(zhuǎn)子的切線方向的電磁轉(zhuǎn)矩變?yōu)橹本€方向的推力。特長(zhǎng)由于是負(fù)載直接驅(qū)動(dòng)，可以有寬廣的調(diào)速范圍和很高的定位精度。電機(jī)本身是剛性體，直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載可提高機(jī)構(gòu)整體的剛性。運(yùn)行噪音低。2-913實(shí)用文檔構(gòu)造：電機(jī)由動(dòng)子（線圈）和定子（永磁板）所構(gòu)成。＊?jiǎng)幼記](méi)有鐵芯，用樹脂將線圈準(zhǔn)確固定而成。＊定子是在定子板上將板狀的永磁體準(zhǔn)確固定，由上下2塊相向放置而構(gòu)成。無(wú)鐵芯型（也有，有鐵芯型）特長(zhǎng)＊由于沒(méi)有磁吸力以及嚙合力，施加在軸部的壓力和速度差非常小。＊沒(méi)有吸力的緣故，可使噪音降低并延長(zhǎng)導(dǎo)軌的使用壽命。＊沒(méi)有了嚙合力，使得推力的波動(dòng)非常小。永磁體線圈實(shí)用文檔伺服器的工作模式：實(shí)用文檔伺服驅(qū)動(dòng)器銘牌含義實(shí)用文檔伺服驅(qū)動(dòng)器銘牌含義實(shí)用文檔編碼器：實(shí)用文檔實(shí)用文檔編碼器：＊圓盤上刻有相位相差90度的A相、B相的槽＊

由此可檢測(cè)出旋轉(zhuǎn)量和旋轉(zhuǎn)方向。１）增量型編碼器的原理旋轉(zhuǎn)方向判定的原理例：

由B相作為基準(zhǔn)

B相為On時(shí)如果A相有上升沿，定義為正傳。

B相為Oｆｆ時(shí)如果A相有上升沿，定義為反轉(zhuǎn)。增量型編碼器的原理（圓盤上的形狀）實(shí)用文檔直接計(jì)數(shù)脈沖數(shù)1個(gè)脈沖計(jì)數(shù)2次（2倍頻）1組脈沖計(jì)數(shù)4次（4倍頻）倍頻的原理絕對(duì)值編碼器方式本公司的絕對(duì)值編碼器采用配置有電池，在伺服放大器電源關(guān)斷時(shí)也能記憶當(dāng)前位置情報(bào)的方式。伺服放大器電源打開后伺服放大器將電機(jī)軸距離原點(diǎn)的圈數(shù)及脈沖數(shù)所反映的當(dāng)前位置情報(bào)向上位控制器傳送。右回転時(shí)左回転時(shí)A相B相①②①②①②③④①②③④①②③④⑤⑥⑦⑧①②③④⑤⑥⑦⑧A相B相實(shí)用文檔

２）絕對(duì)值編碼器的基本原理

＊可以檢測(cè)出對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的絕對(duì)位置（旋轉(zhuǎn)角度）的編碼器

＊根據(jù)所需要的分辨率增加道數(shù)＊左圖所示的6個(gè)道、旋轉(zhuǎn)１圈的

分辨率為６４（２６）分之一＊旋轉(zhuǎn)1圈需要２，０４８分之一的分辨率的話需要11個(gè)道，但實(shí)際上也有辦法減少道數(shù)

＊在分辨率的范圍內(nèi)輸出波形是不重復(fù)的

＊根據(jù)讀取的輸出波形可以得到絕對(duì)位置的信息

＊另外還配備了有電池作斷電備份的計(jì)數(shù)器以判斷出當(dāng)前所轉(zhuǎn)到的圈數(shù)位置

實(shí)用文檔驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的裝置稱為伺服增幅器（或伺服放大器）。伺服放大器在安川電機(jī)產(chǎn)品里的稱呼為伺服PACK。伺服放大器的功能框圖如下圖所示。動(dòng)力部分反饋電機(jī)編碼器整流部分逆變部分實(shí)用文檔１）動(dòng)力部分的構(gòu)成

動(dòng)力部分是承擔(dān)了產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的電流并提供給電機(jī)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(chǎn)生隨電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角所需電流的逆變部分。２）

電流演算部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(zhuǎn)矩由控制部的指令與電機(jī)當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)角度位置（稱為磁極）信息計(jì)算出流入各相所需的電流大小。電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)磁極時(shí)刻都在變化，因此流入各相的電流的大小也要時(shí)刻變化。實(shí)用文檔３）控制部的構(gòu)成

控制部可稱為伺服驅(qū)動(dòng)根本的管理部分。換句話說(shuō)、將指令值與當(dāng)前值進(jìn)行差值運(yùn)算、并控制該差值為零運(yùn)行。25實(shí)用文檔實(shí)用文檔伺服器的控制模式分類：實(shí)用文檔伺服器的控制模式分類：實(shí)用文檔伺服器的控制模式分類：實(shí)用文檔伺服器的工作模式：1.扭矩控制模式2.速度控制模式3.位置控制模式1.電流環(huán)2.速度環(huán)3.位置環(huán)工作模式三環(huán)控制實(shí)用文檔伺服器的工作模式：實(shí)用文檔伺服器的工作模式：實(shí)用文檔速度制模式實(shí)用文檔伺服器的工作模式：實(shí)用文檔位置控制模式實(shí)用文檔轉(zhuǎn)距控制模式實(shí)用文檔伺服器的工作模式：實(shí)用文檔伺服器內(nèi)部電路系統(tǒng)框圖實(shí)用文檔伺服的相關(guān)術(shù)語(yǔ)實(shí)用文檔伺服的相關(guān)術(shù)語(yǔ)實(shí)用文檔伺服的相關(guān)術(shù)語(yǔ)實(shí)用文檔伺服的相關(guān)術(shù)語(yǔ)實(shí)用文檔電子齒輪的作用實(shí)用文檔伺服電機(jī)應(yīng)用舉例實(shí)用文檔伺服電機(jī)應(yīng)用舉例恒張力控制實(shí)用文檔伺服系統(tǒng)的配置實(shí)用文檔知識(shí)點(diǎn)總結(jié)：1.扭矩控制模式2.速度控制模式3.位置控制模式工作模式1.電流環(huán)2.速度環(huán)3.位置環(huán)三環(huán)控制1.開環(huán)控制方式2.半閉環(huán)控制方式3.全閉環(huán)控制方式控制方式1.DC直流伺服電機(jī)2.AC交流同步伺服電機(jī)伺服電機(jī)的分類1.增量形編碼器（要原點(diǎn)復(fù)位）2.絕對(duì)值形編碼器（不需要原點(diǎn)復(fù)位）3.旋轉(zhuǎn)變壓器（要原點(diǎn)復(fù)位）編碼的分類實(shí)用文檔伺服器故障現(xiàn)象顯示出現(xiàn)碼并伴隨無(wú)規(guī)律閃爍X軸#1驅(qū)動(dòng)器常見(jiàn)故障判定處理：實(shí)用文檔安川伺服電池電壓低（例），無(wú)電，故障代碼：A.83，A.93電池的更換電池的電壓下降至大約2.7V以下時(shí)伺服單元會(huì)發(fā)出絕對(duì)值編碼器電池警報(bào)(A.83)但該警報(bào)僅在伺服單元的電源ON時(shí)輸出因此如果伺服單元在電源ON時(shí)電池電壓過(guò)低則伺服單