機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)及應(yīng)用技術(shù)-課件 孫巍偉 第6-10章 伺服驅(qū)動器- 機(jī)器人視覺伺服技術(shù)

機(jī)器人伺服控制第六章伺服驅(qū)動器伺服系統(tǒng)作用就是經(jīng)過閉環(huán)控制方式使系統(tǒng)的位置、速度或加速度輸出快速準(zhǔn)確的跟隨系統(tǒng)輸入的變化伺服系統(tǒng)通常包含伺服驅(qū)動器、伺服電機(jī)、運(yùn)動控制器三部分伺服驅(qū)動器通過從運(yùn)動控制器接收信號轉(zhuǎn)化為驅(qū)動電流從而達(dá)到對電機(jī)的控制，本質(zhì)相當(dāng)于一個功率放大器，是伺服系統(tǒng)最核心的組成部分之一根據(jù)相關(guān)資料顯示，伺服系統(tǒng)中絕大部分的故障是由伺服驅(qū)動器引起的伺服驅(qū)動器隨著伺服系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用，伺服驅(qū)動器使用、調(diào)試、及維修都是伺服驅(qū)動器在當(dāng)今比較重要的技術(shù)課題伺服驅(qū)動器是現(xiàn)代運(yùn)動控制的重要組成部分，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人及數(shù)控加工中心、自動化設(shè)備中注塑機(jī)領(lǐng)域、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域等當(dāng)前交流伺服驅(qū)動器設(shè)計(jì)中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置三閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設(shè)計(jì)合理與否，對于整個伺服控制系統(tǒng)，特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關(guān)鍵作用伺服驅(qū)動器伺服驅(qū)動器

伺服系統(tǒng)的基本控制流程定位單元伺服驅(qū)動器(包括位置環(huán))

脈沖串控制部分：可以是數(shù)控系統(tǒng)，PLC，運(yùn)控卡等其它控制器編碼器反饋模擬量光纖通訊量主要內(nèi)容contents6.1伺服驅(qū)動器伺服驅(qū)動器6.2伺服驅(qū)動器的使用6.1伺服驅(qū)動器又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”用來控制伺服電機(jī)的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)6.1伺服驅(qū)動器根據(jù)不同的控制方式和要求，伺服電機(jī)的驅(qū)動器可分為直流伺服電機(jī)驅(qū)動器：使用直流電源將電機(jī)的電流進(jìn)行控制，具有速度控制精確、控制原理簡單、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)。直流伺服電機(jī)驅(qū)動器適用于一些小型的、功率較小的電機(jī)，如自動售貨機(jī)、自動販賣機(jī)等交流伺服電機(jī)驅(qū)動器：使用交流電源將電機(jī)的電流進(jìn)行控制，具有良好的速度控制特性，在整個速度區(qū)間內(nèi)可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，高效率、高精確位置控制等優(yōu)點(diǎn)步進(jìn)伺服驅(qū)動器：是一種使用數(shù)字信號來控制電機(jī)的常用的驅(qū)動器（嚴(yán)格來說并不是完整的閉環(huán)），通過改變電機(jī)的相位和電流來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制6.1伺服驅(qū)動器6.1伺服驅(qū)動器通用伺服驅(qū)動器通用伺服驅(qū)動器對上級控制裝置無要求。驅(qū)動器用于位置控制時，可直接通過位置指令脈沖信號來控制伺服電機(jī)的位置與速度，只要改變指令脈沖的頻率與數(shù)量，即可改變電機(jī)的速度與位置6.1伺服驅(qū)動器通用伺服驅(qū)動器6.1伺服驅(qū)動器專用伺服驅(qū)動器專用伺服驅(qū)動器的位置控制只能通過上級控制器實(shí)現(xiàn)，它必須與特定位置控制器(一般為CNC)配套使用，不能獨(dú)立用于閉環(huán)位置控制或速度、轉(zhuǎn)矩控制6.1伺服驅(qū)動器作用按照定位指令裝置輸出的脈沖串，對工件進(jìn)行定位控制伺服電機(jī)鎖定功能：當(dāng)偏差計(jì)數(shù)器的輸出為零時，如有外力使伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，由編碼器將反饋脈沖輸入偏差計(jì)數(shù)器，偏差計(jì)數(shù)器發(fā)出速度指令，旋轉(zhuǎn)修正電機(jī)使之停止在滯留脈沖為零的位置上進(jìn)行適合機(jī)械負(fù)荷的位置環(huán)路增益和速度環(huán)路增益調(diào)整6.1伺服驅(qū)動器伺服系統(tǒng)的基本要求調(diào)速范圍寬定位精度高有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性快速響應(yīng)，無超調(diào)為保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，除了要求有較高的定位精度外，伺服驅(qū)動器還要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號響應(yīng)要快6.1伺服驅(qū)動器伺服系統(tǒng)的基本要求低速大轉(zhuǎn)矩，過載能力強(qiáng)一般來說，伺服驅(qū)動器具有數(shù)分鐘甚至半小時內(nèi)1.5倍以上的過載能力，在短時間內(nèi)可以過載4～6倍而不損壞可靠性高要求數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)可靠性高，工作穩(wěn)定性好，具有較強(qiáng)的溫度、濕度、振動等環(huán)境適應(yīng)能力和很強(qiáng)的抗干擾的能力6.1伺服驅(qū)動器對電機(jī)的基本要求從最低速到最高速電機(jī)都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速時，仍有平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象電機(jī)應(yīng)具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩要求。一般直流伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載4～6倍而不損壞為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時間常數(shù)和啟動電壓電機(jī)應(yīng)能承受頻繁啟、制動和反轉(zhuǎn)6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式主流伺服驅(qū)動器均采用數(shù)字信號處理器（DSP）為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化功率器件普遍采用以智能功率模塊（IPM）為核心設(shè)計(jì)的驅(qū)動電路，IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動電路，同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護(hù)電路，在主回路中還加入了軟啟動電路，以減小啟動過程對驅(qū)動器的沖擊伺服驅(qū)動器工作原理圖6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式首先功率驅(qū)動單元通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅(qū)動交流伺服電機(jī)功率驅(qū)動單元的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程，整流單元（AC-DC）主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐匪欧?qū)動器工作原理圖三環(huán)控制理論伺服一般為三個環(huán)控制，所謂三環(huán)就是3個閉環(huán)負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)最內(nèi)的PID環(huán)就是電流環(huán)此環(huán)完全在伺服驅(qū)動器內(nèi)部進(jìn)行，通過霍爾裝置檢測驅(qū)動器給電機(jī)的各相的輸出電流，負(fù)反饋給電流的設(shè)定進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，從而達(dá)到輸出電流盡量接近等于設(shè)定電流電流環(huán)就是控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的，所以在轉(zhuǎn)矩模式下驅(qū)動器的運(yùn)算最小，動態(tài)響應(yīng)最快6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式三環(huán)控制理論伺服一般為三個環(huán)控制，所謂三環(huán)就是3個閉環(huán)負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)第2環(huán)是速度環(huán)通過檢測的電機(jī)編碼器信號來進(jìn)行負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)，它的環(huán)內(nèi)PID輸出直接就是電流環(huán)的設(shè)定，所以速度環(huán)控制時就包含了速度環(huán)和電流環(huán)任何模式都必須使用電流環(huán)，電流環(huán)是控制的根本，在速度和位置控制的同時系統(tǒng)實(shí)際也在進(jìn)行電流（轉(zhuǎn)矩）的控制以達(dá)到對速度和位置的相應(yīng)控制6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式三環(huán)控制理論伺服一般為三個環(huán)控制，所謂三環(huán)就是3個閉環(huán)負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)第3環(huán)是位置環(huán)最外環(huán)，可在驅(qū)動器和電機(jī)編碼器間構(gòu)建，也可以在外部控制器和電機(jī)編碼器或最終負(fù)載間構(gòu)建，要根據(jù)實(shí)際情況來定由于位置控制環(huán)內(nèi)部輸出就是速度環(huán)的設(shè)定，位置控制模式下系統(tǒng)進(jìn)行了所有3個環(huán)的運(yùn)算，此時的系統(tǒng)運(yùn)算量最大，動態(tài)響應(yīng)速度也最慢6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式伺服系統(tǒng)的PIDPID，Proportion（比例）、Integral（積分）、Derivative（微分）控制算法當(dāng)中，PID控制算法是最簡單最能體現(xiàn)反饋思想的控制算法，也是最經(jīng)典的6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式伺服系統(tǒng)的PIDP-Proportion（比例）比例環(huán)節(jié)是對偏差瞬間作出反應(yīng)，偏差只要產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，使控制量向減少偏差的方向變化6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式比例系數(shù)Kp越大，控制作用越強(qiáng)，則過渡過程越快，控制過程的靜態(tài)偏差也就越小Kp越大，越容易產(chǎn)生振蕩，就會破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性比例系數(shù)Kp選擇須恰當(dāng)，達(dá)到過渡時間少、靜態(tài)偏差小而又穩(wěn)定的效果伺服系統(tǒng)的PIDI-Integral（積分）只要存在偏差，其控制作用就不斷的增加。只有在偏差e(t)＝0時，它的積分才是一個常數(shù)。積分部分可以消除系統(tǒng)的偏差6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式積分環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)作用雖然會消除靜態(tài)誤差，但也會降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度，增加系統(tǒng)的超調(diào)量當(dāng)Ti較小時，積分的作用較強(qiáng)，這時系統(tǒng)過渡時間中有可能產(chǎn)生振蕩，不過消除偏差所需的時間較短伺服系統(tǒng)的PIDI-Integral（積分）只要存在偏差，其控制作用就不斷的增加。只有在偏差e(t)＝0時，它的積分才是一個常數(shù)。積分部分可以消除系統(tǒng)的偏差6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式積分常數(shù)Ti越大，積分的積累作用越弱，這時系統(tǒng)在過渡時不會產(chǎn)生振蕩但是增大積分常數(shù)Ti會減慢靜態(tài)誤差的消除過程，消除偏差所需的時間也較長，但可以減少超調(diào)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性伺服系統(tǒng)的PIDD-Derivative（微分）實(shí)際的控制系統(tǒng)中除了消除靜態(tài)誤差外，還要求加快調(diào)節(jié)過程在偏差出現(xiàn)的瞬間，或在偏差變化的瞬間，不但要對偏差量做出立即響應(yīng)（比例環(huán)節(jié)的作用），而且要根據(jù)偏差的變化趨勢預(yù)先適當(dāng)?shù)募m正為了實(shí)現(xiàn)這一功能作用，須在PI控制器的基礎(chǔ)上加入微分環(huán)節(jié)，形成PID控制器6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式伺服系統(tǒng)的PIDD-Derivative（微分）微分環(huán)節(jié)的作用是阻止偏差的變化根據(jù)偏差的變化趨勢（變化速度）進(jìn)行控制6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式偏差變化的越快，微分控制器的輸出就越大，并能在偏差值變大之前進(jìn)行修正微分作用的引入，有助于減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，加快了系統(tǒng)的跟蹤速度伺服系統(tǒng)的PID參數(shù)調(diào)試穩(wěn)定性（不會有發(fā)散性的震蕩）是首要條件6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式伺服驅(qū)動器一般都有三種控制方式：位置控制方式、速度控制方式、轉(zhuǎn)矩控制方式位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動速度的大小，位置模式對速度和位置都有很嚴(yán)格的控制，所以一般應(yīng)用于定位裝置，應(yīng)用領(lǐng)域如直線模組、數(shù)控機(jī)床、印刷機(jī)械等6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式伺服驅(qū)動器一般都有三種控制方式：位置控制方式、速度控制方式、轉(zhuǎn)矩控制方式速度控制方式6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式伺服驅(qū)動器一般都有三種控制方式：位置控制方式、速度控制方式、轉(zhuǎn)矩控制方式速度控制方式該模式下，控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度有兩種方式外部對驅(qū)動器發(fā)送脈沖的頻率：通過上位機(jī)（如PLC），對伺服驅(qū)動器發(fā)送的脈沖頻率，來控制伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，這種方式和位置模式是一樣的通過模擬量的輸入：這個方式和轉(zhuǎn)矩模式差不多，0-10V分別對應(yīng)的不同速度，外部輸入模擬量設(shè)定為不同的電壓時，伺服電機(jī)就會輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式伺服驅(qū)動器一般都有三種控制方式：位置控制方式、速度控制方式、轉(zhuǎn)矩控制方式速度控制方式速度模式下，伺服系統(tǒng)本身沒辦法做定位，如果想要實(shí)現(xiàn)定位功能，需要將電機(jī)的位置信號或者是負(fù)載的位置信號反饋給上位機(jī)，然后再由上位機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，即需要另外檢測電機(jī)或者負(fù)載的位置位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測位置信號，此時電機(jī)軸端的編碼器只檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速，位置信號就由直接的最終負(fù)載端的檢測裝置來提供了，優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動過程中的誤差，增加了整個系統(tǒng)的定位精度6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式伺服驅(qū)動器一般都有三種控制方式：位置控制方式、速度控制方式、轉(zhuǎn)矩控制方式轉(zhuǎn)矩控制方式通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機(jī)軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，可以通過即時的改變模擬量的設(shè)定來改變設(shè)定的力矩大小，也可通過通訊方式改變對應(yīng)的地址的數(shù)值來實(shí)現(xiàn)比如：伺服系統(tǒng)中，如果10V對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩是5N·m，那么外部輸入模擬量設(shè)置為5V時，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩就是2.5N·m若電機(jī)軸負(fù)載小于2.5N·m時，電機(jī)就會正轉(zhuǎn)；負(fù)載大于2.5N·m時，電機(jī)會跟著負(fù)載方向轉(zhuǎn)動；當(dāng)然負(fù)載等于2.5N·m時，電機(jī)就不轉(zhuǎn)6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式伺服驅(qū)動器一般都有三種控制方式：位置控制方式、速度控制方式、轉(zhuǎn)矩控制方式轉(zhuǎn)矩控制方式應(yīng)用不多，主要在對材質(zhì)的受力有嚴(yán)格要求的纏繞和放卷的裝置中，例如繞線裝置或拉光纖設(shè)備，轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時更改以確保材質(zhì)的受力不會隨著纏繞半徑的變化而改變6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式伺服驅(qū)動器工作在任意模式下，其對應(yīng)模式可由三種方式給定使用模擬量給定優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)快，應(yīng)用于許多高精度高響應(yīng)的場合缺點(diǎn)是存在零漂，給調(diào)試帶來困難，歐美系伺服多采用這種方式參數(shù)設(shè)置的內(nèi)部給定應(yīng)用比較少，為有限的有級調(diào)節(jié)通訊給定優(yōu)點(diǎn)是給定迅速，響應(yīng)快，能合理進(jìn)行運(yùn)動規(guī)劃，特別適合凸輪控制和flying定位方式常為總線通訊方式，也有點(diǎn)對點(diǎn)通訊方式和網(wǎng)絡(luò)通訊方式6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式全閉環(huán)控制相對于半閉環(huán)控制而言半閉環(huán)是指數(shù)控系統(tǒng)或PLC發(fā)出速脈沖指令。伺服接受指令，然后執(zhí)行，在執(zhí)行的過程中，伺服本身的編碼器進(jìn)行位置反饋給伺服，伺服自己進(jìn)行偏差修正，伺服本身誤差可避免，但是機(jī)械誤差無法避免，因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)不知道實(shí)際的位置6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式全閉環(huán)控制相對于半閉環(huán)控制而言伺服電機(jī)、運(yùn)動控制器、位置傳感器三者有機(jī)的結(jié)合在一起的控制模式稱之為全閉環(huán)控制伺服接受上位控制器發(fā)出速度可控的脈沖指令，伺服接收信號執(zhí)行，執(zhí)行的過程中，機(jī)械裝置上有位置反饋裝置，直接反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過比較，判斷出與實(shí)際偏差，給伺服指令，進(jìn)行偏差修正控制系統(tǒng)通過頻率可控的脈沖信號完成伺服的速度環(huán)控制，然后又通過位置傳感器（光柵尺、編碼器）完成伺服的位置環(huán)控制6.1.1伺服驅(qū)動器控制方式6.1.2伺服驅(qū)動器與變頻器伺服驅(qū)動器特點(diǎn)響應(yīng)性（響應(yīng)頻率）當(dāng)速度為10r/min的微小速度指令呈正弦波變化時，馬達(dá)能跟上的變化頻率國內(nèi)產(chǎn)品系列的響應(yīng)一般為200Hz~500Hz進(jìn)口產(chǎn)品的響應(yīng)為900Hz～1.20KHz寬調(diào)速比特性精度特性轉(zhuǎn)矩過載特性高頻度啟停特性伺服驅(qū)動與變頻驅(qū)動速度控制范圍廣，響應(yīng)時間迅速轉(zhuǎn)矩特性在高速運(yùn)轉(zhuǎn)和低速運(yùn)轉(zhuǎn)時恒定最大轉(zhuǎn)矩大，具有過載能力6.1.2伺服驅(qū)動器與變頻器6.1.2伺服驅(qū)動器與變頻器伺服驅(qū)動器是用來驅(qū)動伺服電機(jī)的，伺服電機(jī)可是步進(jìn)電機(jī)，也可是交流異步電機(jī)，主要為了實(shí)現(xiàn)快速、精確定位，在走走停停、精度要求很高的場合用的很多。變頻器就是為了將工頻交流電變頻成適合調(diào)節(jié)電機(jī)速度的電流，用以驅(qū)動電機(jī)，現(xiàn)在部分變頻器也可以實(shí)現(xiàn)伺服控制，即可以驅(qū)動伺服電機(jī)變頻是伺服控制的一個必須的內(nèi)部環(huán)節(jié)，伺服驅(qū)動器中同樣存在變頻（要進(jìn)行無級調(diào)速）。但伺服將電流環(huán)速度環(huán)或者位置環(huán)都閉合進(jìn)行控制，這是很大的區(qū)別。伺服與變頻的重要區(qū)別是變頻可以無編碼器，伺服則必須有編碼器，作電子換向用工作原理變頻器的調(diào)速原理主要受制于異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n、頻率f、轉(zhuǎn)差率s、極對數(shù)p這四個因素轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0-50Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬變頻調(diào)速就是通過改變電動機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的主要采用交-直-交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)6.1.2伺服驅(qū)動器與變頻器工作原理伺服系統(tǒng)的工作原理在開環(huán)控制的交直流電機(jī)的基礎(chǔ)上將速度和位置信號通過旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等反饋給驅(qū)動器做閉環(huán)負(fù)反饋的PID調(diào)節(jié)控制。加上驅(qū)動器內(nèi)部的電流閉環(huán)，通過這3個閉環(huán)調(diào)節(jié)，使電機(jī)的輸出對設(shè)定值追隨的準(zhǔn)確性和時間響應(yīng)特性都提高很多伺服系統(tǒng)是個動態(tài)的隨動系統(tǒng)，達(dá)到的穩(wěn)態(tài)平衡也是動態(tài)的平衡6.1.2伺服驅(qū)動器與變頻器工作原理變頻器與伺服放大器在主回路與控制回路上的區(qū)別主回路：變頻器與伺服的構(gòu)成基本相同。兩者的區(qū)別在于伺服中增加了動態(tài)制動器的部件，停止時該部件能吸收伺服電機(jī)積累的慣性能量，對伺服電機(jī)進(jìn)行制動控制回路：與變頻器相比，伺服的構(gòu)成相對復(fù)雜。為了實(shí)現(xiàn)伺服機(jī)構(gòu)，需要復(fù)雜的反饋、控制模式切換、限制（電流/速度/轉(zhuǎn)矩）等功能6.1.2伺服驅(qū)動器與變頻器共同點(diǎn)交流伺服的技術(shù)本身就是借鑒并應(yīng)用了變頻的技術(shù)，在直流電機(jī)的伺服控制的基礎(chǔ)上通過變頻的PWM方式模仿直流電機(jī)的控制方式來實(shí)現(xiàn)的，即交流伺服電機(jī)必然有變頻的這一環(huán)節(jié)變頻就是將工頻的50、60HZ的交流電先整流成直流電，然后通過可控制門極的各類晶體管（IGBT，IGCT等）通過載波頻率和PWM調(diào)節(jié)逆變?yōu)轭l率可調(diào)的波形類似于正余弦的脈動電，由于頻率可調(diào)，所以交流電機(jī)的速度就可調(diào)了（n=60f/p，n轉(zhuǎn)速，f頻率，p極對數(shù)）6.1.2伺服驅(qū)動器與變頻器區(qū)別過載能力不同伺服驅(qū)動器一般具有3倍過載能力，可用于克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩，而變頻器一般允許1.5倍過載控制精度不同伺服系統(tǒng)的控制精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻，通常伺服電機(jī)的控制精度是由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證矩頻特性不同交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象.在0.2r/MIN轉(zhuǎn)速下仍可拖動額定負(fù)載平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)速比可達(dá)到1:10000，這是變頻器遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的6.1.2伺服驅(qū)動器與變頻器區(qū)別加減速性能不同空載情況下伺服電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)加工到2000r/min，用時不會超20ms。電機(jī)的加速時間跟電機(jī)軸的慣量以及負(fù)載有關(guān)系驅(qū)動對象不同變頻器是用來控制交流異步電機(jī)，伺服驅(qū)動器用來控制交流永磁同步電機(jī)應(yīng)用場合不同變頻控制與伺服控制是兩個范疇的控制。變頻控制屬于傳動控制領(lǐng)域，伺服控制屬于運(yùn)動控制領(lǐng)域6.1.2伺服驅(qū)動器與變頻器應(yīng)用區(qū)別簡單的變頻器只能調(diào)節(jié)交流電機(jī)的速度，可以開環(huán)也可以閉環(huán)，要視控制方式和變頻器而定伺服驅(qū)動器在發(fā)展了變頻技術(shù)的前提下，在驅(qū)動器內(nèi)部的電流環(huán)，速度環(huán)和位置環(huán)（變頻器沒有該環(huán)）都進(jìn)行了比一般變頻更精確的控制技術(shù)和算法運(yùn)算，在功能上也比傳統(tǒng)的變頻強(qiáng)大很多，主要的一點(diǎn)可以進(jìn)行精確的位置控制6.1.2伺服驅(qū)動器與變頻器應(yīng)用區(qū)別伺服電機(jī)的材料、結(jié)構(gòu)和加工工藝要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻器驅(qū)動的交流電機(jī)（一般交流電機(jī)或恒力矩、恒功率等各類變頻電機(jī)），即當(dāng)驅(qū)動器輸出電流、電壓、頻率變化很快的電源時，伺服電機(jī)就能根據(jù)電源變化產(chǎn)生響應(yīng)的動作變化，響應(yīng)特性和抗過載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻器驅(qū)動的交流電機(jī)，電機(jī)方面的嚴(yán)重差異也是兩者性能不同的根本不是變頻器輸出不了變化那么快的電源信號，而是電機(jī)本身就反應(yīng)不了，所以在變頻的內(nèi)部算法設(shè)定時為了保護(hù)電機(jī)做了相應(yīng)的過載設(shè)定。僅有些部分性能優(yōu)良的變頻器可以直接驅(qū)動伺服電機(jī)6.1.2伺服驅(qū)動器與變頻器應(yīng)用區(qū)別在速度控制和力矩控制的場合要求不是很高的一般用變頻器，也有在上位加位置反饋信號構(gòu)成閉環(huán)用變頻進(jìn)行位置控制的，精度和響應(yīng)都不高?，F(xiàn)有些變頻也接受脈沖序列信號控制速度的，但不能直接控制位置在有嚴(yán)格位置控制要求的場合中只能用伺服來實(shí)現(xiàn)，還有就是伺服的響應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于變頻，有些對速度的精度和響應(yīng)要求高的場合也用伺服控制，能用變頻控制的運(yùn)動的場合幾乎都能用伺服取代6.1.2伺服驅(qū)動器與變頻器應(yīng)用區(qū)別伺服是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，而變頻器通常工作于開環(huán)控制，所以無論從速度還是精度上，變頻器都無法和伺服相比高端閉環(huán)矢量變頻器精度也能滿足很多應(yīng)用場合大功率情況，例如100KW的電機(jī)，伺服較貴。用變頻器上的編碼器信號反饋到上端的運(yùn)動控制器，也可實(shí)現(xiàn)(位置)閉環(huán)控制。盡管動態(tài)性能變頻器比不上伺服，但穩(wěn)態(tài)精度也不差。和伺服一樣，取決于連接系統(tǒng)的機(jī)械特性和編碼器分辨率6.1.2伺服驅(qū)動器與變頻器6.1.3伺服驅(qū)動器組成伺服系統(tǒng)器件伺服驅(qū)動器銘牌6.1.3伺服驅(qū)動器組成伺服驅(qū)動器型號產(chǎn)品系列：EPS系列產(chǎn)品代號：T表示通用型、H表示橫機(jī)專用型、W表示襪機(jī)專用型、K表示數(shù)控專用型、E表示經(jīng)濟(jì)型、G表示高性能型硬件版本：版本A、版本B額定功率：1.功率的位數(shù)增加到４位，單位為KW。2.“Ｄ”表示小數(shù)點(diǎn)（只適用于100KW以下，100KW以上伺服功率都為整數(shù)）。若驅(qū)動器的功率為整數(shù)，則４位數(shù)字中不出現(xiàn)“Ｄ”符號。示例：0011表示11KW，0001表示1KW。若驅(qū)動器的功率不為整數(shù)，則４位數(shù)字中才出現(xiàn)“Ｄ”符號，命名規(guī)定按以下標(biāo)準(zhǔn)：0＜功率＜1KW規(guī)定D在百位，例：0D05為0.05KW0D75為0.75KW1KW﹤功率﹤100KW規(guī)定D在十位，例：01D5為1.5KW18D5為18.5KW編碼器類別：1：增量式、2：絕對式、3：省線式、4：旋轉(zhuǎn)變壓器…額定電壓：2代表220伏級、4代表380伏級…輸入相數(shù)：1代表單相、3代表三相…工廠代碼：四位阿拉伯?dāng)?shù)字6.1.3伺服驅(qū)動器組成伺服驅(qū)動器6.1.3伺服驅(qū)動器組成伺服電機(jī)編碼器6.1.3伺服驅(qū)動器組成5V5V0V0V伺服電機(jī)控制精度取決于編碼器精度電機(jī)編碼器一種將旋轉(zhuǎn)位移轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字脈沖信號的旋轉(zhuǎn)式傳感器，這些脈沖能用來控制角位移按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式，一般分為增量型、絕對型、旋轉(zhuǎn)變壓器6.1.3伺服驅(qū)動器組成增量型編碼器一種線性或旋轉(zhuǎn)機(jī)電設(shè)備，將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小正交輸出信號：A、B、Z(A)；A和B輸出發(fā)出的脈沖為正交編碼，A和B波形為方波，A和B之間有90度相位差，A和B之間的相位差(正或負(fù))可以表示運(yùn)動方向。Z信號表示編碼器位于其參考位置。6.1.3伺服驅(qū)動器組成增量型編碼器增量式編碼器不表示絕對位置，只記錄位置的改變量，或移動的方向增量編碼器幾乎可以實(shí)時報告位置變化，這使它們能夠近乎實(shí)時地監(jiān)控高速機(jī)構(gòu)的運(yùn)動。因此，增量編碼器通常用于需要精確測量和控制位置和速度的應(yīng)用中機(jī)械平均壽命可在幾萬小時以上，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，適合于長距離傳輸6.1.3伺服驅(qū)動器組成絕對型編碼器斷電后數(shù)據(jù)可保存由機(jī)械位置決定的每個位置的唯一性，無需記憶，無需找參考點(diǎn)編碼器的抗干擾特性好、數(shù)據(jù)的可靠性強(qiáng)絕對式編碼器的每一個位置對應(yīng)一個確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān)，而與測量的中間過程無關(guān)6.1.3伺服驅(qū)動器組成6.1.3伺服驅(qū)動器組成旋轉(zhuǎn)變壓器一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的信號元件當(dāng)勵磁繞組以一定頻率的交流電壓勵磁時，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系，或保持某一比例關(guān)系，或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角成線性關(guān)系主要用于坐標(biāo)變換、三角運(yùn)算和角度數(shù)據(jù)傳輸，也可以作為兩相移相器用在角度--數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置中6.1.3伺服驅(qū)動器組成又稱“可編程伺服驅(qū)動器”集伺服驅(qū)動技術(shù)、PLC技術(shù)、運(yùn)動控制技術(shù)于一體的全數(shù)字化驅(qū)動器內(nèi)部可進(jìn)行梯形圖編程，完成PLC的邏輯、數(shù)據(jù)運(yùn)算，通過特有的運(yùn)動控制指令，來實(shí)現(xiàn)多軸電機(jī)同步控制功能智能伺服驅(qū)動器屬于伺服系統(tǒng)中的一部分，主要應(yīng)用于高端裝備、智能機(jī)器的核心控制部件采用數(shù)字信號處理器（DSP）作為控制核心，包含運(yùn)動控制算法，PLC算法、伺服控制算法等6.1.4智能伺服驅(qū)動器6.1.4智能伺服驅(qū)動器分類無刷智能伺服驅(qū)動器DC智能伺服驅(qū)動器有刷電機(jī)智能伺服驅(qū)動器步進(jìn)電機(jī)智能伺服驅(qū)動器感應(yīng)電機(jī)智能伺服驅(qū)動器永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動器智能電機(jī)智能伺服驅(qū)動器6.1.4智能伺服驅(qū)動器特點(diǎn)：功能結(jié)合了PLC、運(yùn)動控制器以及伺服驅(qū)動器三者的優(yōu)勢將傳統(tǒng)PLC功能集成到伺服驅(qū)動器中，擁有完整的通用PLC指令，使用獨(dú)立的編程軟件進(jìn)行編程，整個系統(tǒng)更加高效簡潔內(nèi)置運(yùn)動指令，支持一軸閉環(huán)，三軸開環(huán)同步運(yùn)動，開環(huán)軸滯后1ms；即“四軸同步”驅(qū)動支持瞬時最大3倍過載，速度環(huán)400HZ，剛性10倍。位置環(huán)調(diào)節(jié)周期1ms，動態(tài)跟隨誤差小于4個脈沖6.1.4智能伺服驅(qū)動器特點(diǎn)：功能結(jié)合了PLC、運(yùn)動控制器以及伺服驅(qū)動器三者的優(yōu)勢在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要用到三環(huán)切換時，智能伺服驅(qū)動器能做到三環(huán)無擾數(shù)字切換。在梯形圖環(huán)境下重構(gòu)伺服電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)結(jié)構(gòu)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)多模式動態(tài)切換工作在梯形圖的條件下可以完成數(shù)控插補(bǔ)運(yùn)算，自動生成曲線簇算法，集成G代碼運(yùn)動功能（如S曲線、多項(xiàng)式曲線等）。例如：在背心袋制袋機(jī)中的加減速控制采用指數(shù)函數(shù)作為加速部分曲線和采用加速度平滑、柔性較好的四次多項(xiàng)式位移曲線作為減速部分曲線，從而使得機(jī)器更加快速、平穩(wěn)擁有完善的硬件保護(hù)和軟件報警，可以方便的判斷故障和避免危險6.1.4智能伺服驅(qū)動器發(fā)展趨勢數(shù)字化采用新型調(diào)整微處理器和專用數(shù)字信號處理器（DSP）的伺服控制系統(tǒng)將全面代替模擬電子器件為主的伺服控制單元，從而實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的伺服系統(tǒng)全數(shù)字化的伺服系統(tǒng)通過人工編程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟件化，具有很強(qiáng)的靈活性和開放性。只需要改變軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制功能，也可以用不同的軟件模塊對相同的硬件模塊進(jìn)行不同功能的控制，這在很大程度上提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期6.1.4智能伺服驅(qū)動器發(fā)展趨勢智能化控制策略的不斷改進(jìn)是智能化的一個重要方面除了矢量控制方法之外，已經(jīng)涌現(xiàn)出來很多新的高性能、高智能化的控制策略神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制等控制策略的發(fā)展將主要解決以下幾個問題：①參數(shù)變化、系統(tǒng)擾動和不確定因素對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響；②系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型復(fù)雜，智能優(yōu)化算法與經(jīng)典控制算法的結(jié)合；③傳感器對控制精度影響效果的矛盾6.1.4智能伺服驅(qū)動器發(fā)展趨勢集成化由于高速、高性能DSP芯片的應(yīng)用，伺服系統(tǒng)的位置伺服單元和速度伺服單元不再是獨(dú)立分開的模塊，而是通過軟件高度集中在處理器算法中，使得兩種控制方式可以靈活切換，并且通過參數(shù)的設(shè)定，可以根據(jù)不同的需要采用不同的控制系統(tǒng)隨著大功率、高頻化的電力電子元件的飛速發(fā)展，集成電路廣泛被人所接受，這都提高了伺服系統(tǒng)開發(fā)板的集成度。可重配置、重利用、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的分布式系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的發(fā)展，克服了傳統(tǒng)電力電子系統(tǒng)的不足，將各個模塊變得更加靈活6.1.4智能伺服驅(qū)動器發(fā)展趨勢網(wǎng)絡(luò)化將現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，甚至無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成到伺服控制系統(tǒng)當(dāng)中，已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)達(dá)國家伺服廠商的常用做法當(dāng)今伺服電機(jī)控制系統(tǒng)都配置專用局域網(wǎng)接口和標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊接口，使控制系統(tǒng)可以在很大的空間完成控制目的。通過電纜對數(shù)據(jù)的高速傳輸，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一體化管理和分布式控制6.1.4智能伺服驅(qū)動器步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動的裝置，和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運(yùn)動控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動機(jī)雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異6.2伺服驅(qū)動器的使用步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)怎樣選擇步進(jìn)和伺服電機(jī)？負(fù)載的性質(zhì)（如水平還是垂直負(fù)載等）轉(zhuǎn)矩、慣量、轉(zhuǎn)速、精度、加減速等要求上位控制要求（如對端口界面和通訊方面的要求），主要控制方式是位置、轉(zhuǎn)矩還是速度方式供電電源是直流還是交流電源，或電池供電，電壓范圍據(jù)此以確定電機(jī)和配用驅(qū)動器或控制器的型號6.2伺服驅(qū)動器的使用步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)---控制精度不同兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6°、1.8°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72°、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下某全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動器每接收217=131072個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89″。是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/6556.2伺服驅(qū)動器的使用步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)---低頻特性不同步進(jìn)電機(jī)在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。低頻振動對于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時，一般采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整6.2伺服驅(qū)動器的使用步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)---矩頻特性不同步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在額定轉(zhuǎn)速（2000或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出6.2伺服驅(qū)動器的使用步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)---過載能力不同步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力；交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力以某交流伺服系統(tǒng)為例，具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩步進(jìn)電機(jī)沒有此過載能力，為克服該慣性力矩，需選取較大轉(zhuǎn)矩電機(jī)，而機(jī)器正常工作期間又不需那么大轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)---運(yùn)行性能不同步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠6.2伺服驅(qū)動器的使用步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)---速度響應(yīng)性能不同步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合6.2伺服驅(qū)動器的使用綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)伺服工作原理交流永磁同步電機(jī)（PMSM）作為執(zhí)行元件，把收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出交流伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的U、V、W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機(jī)自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）6.2伺服驅(qū)動器的使用伺服工作原理交流同步電機(jī)，就是轉(zhuǎn)子是由永磁材料構(gòu)成，所以轉(zhuǎn)動后，隨著電機(jī)的定子旋轉(zhuǎn)磁場的變化，轉(zhuǎn)子也做響應(yīng)頻率的速度變化，而且轉(zhuǎn)子速度=定子速度，所以稱“同步”同步轉(zhuǎn)速n=60f/(2p)，其中2p為極對數(shù)額定轉(zhuǎn)速以下輸出恒轉(zhuǎn)矩，額定轉(zhuǎn)速以上輸出恒功率6.2伺服驅(qū)動器的使用伺服原點(diǎn)信號回原點(diǎn)可根據(jù)所要求的精度及實(shí)際要求來選擇。可通過上位機(jī)配合伺服完成，但回原點(diǎn)的原理基本上常見的有以下幾種伺服電機(jī)尋找原點(diǎn)時，當(dāng)碰到原點(diǎn)開關(guān)時，馬上減速停止，以此點(diǎn)為原點(diǎn)回原點(diǎn)時直接尋找編碼器的Z相信號，當(dāng)有Z相信號時，馬上減速停止6.2伺服驅(qū)動器的使用減速機(jī)的工作原理交流伺服電機(jī)有專用的減速機(jī)減速機(jī)是一種動力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)（馬達(dá)）的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)在工業(yè)應(yīng)用上，減速機(jī)具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能，一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動設(shè)備，把電動機(jī)通過減速機(jī)的輸入軸上的齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達(dá)到減速的目的大小齒輪的齒數(shù)之比，就是傳動比6.2伺服驅(qū)動器的使用伺服電機(jī)的選擇電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速電機(jī)選擇首先考慮電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)嚴(yán)格控制在電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速之內(nèi)慣量匹配問題為了保證足夠的角加速度使系統(tǒng)反應(yīng)靈敏和滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求，負(fù)載慣量應(yīng)限制在2.5倍電機(jī)慣量之內(nèi)6.2伺服驅(qū)動器的使用伺服電機(jī)的選擇空載加速轉(zhuǎn)矩空載加速轉(zhuǎn)矩發(fā)生在執(zhí)行部件從靜止以階躍指令加速到快速時，一般應(yīng)限定在驅(qū)動系統(tǒng)最大輸出轉(zhuǎn)矩的80%以內(nèi)切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩在正常工作狀態(tài)下，切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩不超過電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的80%連續(xù)過載時間連續(xù)過載時間應(yīng)限制在電機(jī)規(guī)定過載時間3s之內(nèi)6.2伺服驅(qū)動器的使用6.2伺服驅(qū)動器的使用伺服增益調(diào)諧框圖6.2伺服驅(qū)動器的使用伺服增益調(diào)諧框圖調(diào)整伺服增益時，一般在理解伺服單元構(gòu)成與特性基礎(chǔ)上，逐一地調(diào)整各伺服增益。在大多數(shù)情況下，如果一個參數(shù)出現(xiàn)較大變化，則必須再次調(diào)整其他參數(shù)伺服單元由三個反饋系（位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)）構(gòu)成，越是內(nèi)側(cè)的環(huán)，越需要提高其響應(yīng)性。如果不遵守該原則，則會產(chǎn)生響應(yīng)性變差或產(chǎn)生振動6.2伺服驅(qū)動器的使用手動增益調(diào)整調(diào)整速度比例增益KVP（千伏峰值）首先調(diào)整速度比例增益KVP值。調(diào)整之前必須把積分增益KVI及微分增益KVD調(diào)整至零，然后將KVP值漸漸加大；同時觀察伺服電機(jī)停止時足否產(chǎn)生振蕩，并且以手動方式調(diào)整KVP參數(shù)，觀察旋轉(zhuǎn)速度是否明顯忽快忽慢KVP值加大到產(chǎn)生以上現(xiàn)象時，必須將KVP值往回調(diào)小，使振蕩消除、旋轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定。此時的KVP值即初步確定的參數(shù)值如有必要，經(jīng)KⅥ和KVD調(diào)整后，可再作反復(fù)修正以達(dá)到理想值6.2伺服驅(qū)動器的使用手動增益調(diào)整調(diào)整積分增益KⅥ值將積分增益KVI值漸漸加大，使積分效應(yīng)漸漸產(chǎn)生KVP值配合積分效應(yīng)增加到臨界值后將產(chǎn)生振蕩而不穩(wěn)定，如同KVP值一樣，將KVI值往回調(diào)小，使振蕩消除、旋轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定。此時的KVI值即初步確定的參數(shù)值6.2伺服驅(qū)動器的使用手動增益調(diào)整調(diào)整微分增益KVD值微分增益主要目的是使速度旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，降低超調(diào)量。因此，將KVD值漸漸加大可改善速度穩(wěn)定性調(diào)整位置比例增益KPP值如果KPP值調(diào)整過大，伺服電機(jī)定位時將發(fā)生電機(jī)定位超調(diào)量過大，造成不穩(wěn)定現(xiàn)象。此時，必須調(diào)小KPP值，降低超調(diào)量及避開不穩(wěn)定區(qū)；但也不能調(diào)整太小，使定位效率降低6.2伺服驅(qū)動器的使用手動增益調(diào)整伺服單元用戶參數(shù)中主要包括以下伺服增益。通過設(shè)定這些增益，可以調(diào)整伺服單元的響應(yīng)特性PA-11：位置環(huán)增益（Kp）PA-14：速度環(huán)增益（Kv）PA-15：速度環(huán)積分時間常數(shù)（Ti）6.2伺服驅(qū)動器的使用參數(shù)簡介位置比例增益設(shè)定位置環(huán)調(diào)節(jié)器的比例增益設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數(shù)值太大可能會引起振蕩或超調(diào)參數(shù)數(shù)值由具體的伺服系統(tǒng)型號和負(fù)載情況確定6.2伺服驅(qū)動器的使用參數(shù)簡介位置前饋增益設(shè)定位置環(huán)的前饋增益設(shè)定值越大時，表示在任何頻率的指令脈沖下，位置滯后量越小位置環(huán)的前饋增益大，控制系統(tǒng)的高速響應(yīng)特性提高，但會使系統(tǒng)的位置不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生振蕩不需要很高的響應(yīng)特性時，本參數(shù)通常設(shè)為0表示范圍：0~100%6.2伺服驅(qū)動器的使用參數(shù)簡介速度比例增益（KVP)設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的比例增益設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動系統(tǒng)型號和負(fù)載值情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較大的值6.2伺服驅(qū)動器的使用參數(shù)簡介速度積分時間常數(shù)設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)設(shè)置值越小，積分速度越快。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動系統(tǒng)型號和負(fù)載情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較小的值6.2伺服驅(qū)動器的使用參數(shù)簡介速度反饋濾波因子設(shè)定速度反饋低通濾波器特性數(shù)值越大，截止頻率越低，電機(jī)產(chǎn)生的噪音越小。如果負(fù)載慣量很大，可以適當(dāng)減小設(shè)定值。數(shù)值太大，造成響應(yīng)變慢，可能會引起振蕩數(shù)值越小，截止頻率越高，速度反饋響應(yīng)越快。如果需要較高的速度響應(yīng)，可以適當(dāng)減小設(shè)定值6.2伺服驅(qū)動器的使用伺服系統(tǒng)連接主回路接線驅(qū)動器R、S、T電源線的連接驅(qū)動器與電動機(jī)電源線之間的接線控制電源類接線r、t控制電源接線I/O接口控制電源接線信號指令線指令接口I/O接口反饋檢測類接線6.2伺服驅(qū)動器的使用伺服系統(tǒng)連接電源部分的連接6.2伺服驅(qū)動器的使用6.2伺服驅(qū)動器的使用位置控制信號轉(zhuǎn)矩和速度控制信號伺服系統(tǒng)連接伺服控制信號定義6.2伺服驅(qū)動器的使用SON伺服啟動。此信號接通時，伺服勵磁、啟動（ServoOn）CLE脈沖清除。清除脈沖計(jì)數(shù)寄存器，清除dP5顯示的數(shù)值伺服系統(tǒng)連接伺服控制信號定義6.2伺服驅(qū)動器的使用INH信號可以作為指令脈沖輸入禁止信號用，此信號有效時，指令脈沖輸入被禁止?？梢酝ㄟ^參數(shù)PA29【指令脈沖禁止輸入無效】屏蔽此信號INH信號也可以作為位置控制時急停信號用，此信號有效時，電機(jī)緊急停止伺服系統(tǒng)連接伺服控制信號定義6.2伺服驅(qū)動器的使用ZEROSPD可作為零速給定信號用。此信號有效時，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)ZEROSPD也可作為速度控制時的急停信號。此信號有效時，電機(jī)緊急停止伺服系統(tǒng)連接伺服控制信號定義6.2伺服驅(qū)動器的使用CWL反轉(zhuǎn)驅(qū)動禁止。此信號有效時，電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動禁止，只能正轉(zhuǎn)CCWL正轉(zhuǎn)驅(qū)動禁止。此信號有效時，電機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動禁止，只能反轉(zhuǎn)當(dāng)CCWL和CWL都有效時，電機(jī)正反轉(zhuǎn)都禁止伺服系統(tǒng)連接伺服控制信號定義6.2伺服驅(qū)動器的使用S_RDY伺服準(zhǔn)備好。當(dāng)控制與主電路電源輸入至驅(qū)動器后，若沒有異常發(fā)生，此信號輸出信號ZSP零速檢出。當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度低于參數(shù)PA51的設(shè)定的值時，此信號有輸出伺服系統(tǒng)連接伺服控制信號定義6.2伺服驅(qū)動器的使用COIN定位完成信號。在位置模式下，當(dāng)偏差脈沖數(shù)量小于設(shè)定的位置范圍（參數(shù)PA50設(shè)定值），此信號輸出信號在速度和轉(zhuǎn)矩模式下，當(dāng)電機(jī)速度超出范圍（參數(shù)PA52設(shè)定值），此信號輸出信號伺服系統(tǒng)連接伺服控制信號定義6.2伺服驅(qū)動器的使用TLC扭矩限制中。驅(qū)動器轉(zhuǎn)矩受限制扭矩時，此信號輸出信號ALM伺服報警。當(dāng)伺服發(fā)生報警時，此信號輸出信號伺服系統(tǒng)連接伺服控制信號定義6.2伺服驅(qū)動器的使用BRK_OFF電磁剎車。電磁剎車控制的信號輸出，調(diào)整參數(shù)PA-60與PA-61的設(shè)定伺服系統(tǒng)連接伺服電機(jī)單體的試運(yùn)行6.2伺服驅(qū)動器的使用伺服系統(tǒng)連接速度控制單體運(yùn)行6.2伺服驅(qū)動器的使用伺服系統(tǒng)連接位置控制單體運(yùn)行6.2伺服驅(qū)動器的使用交流伺服系統(tǒng)控制模式轉(zhuǎn)矩模式（參數(shù)PA4=2）轉(zhuǎn)矩控制：輸入的模擬量±10V時與電機(jī)的轉(zhuǎn)矩（0-100%）成正比電機(jī)速度由內(nèi)部或外部模擬量決定±10V時與電機(jī)速度成正比速度模式（參數(shù)PA4=1）輸入的模擬量±10V與電機(jī)的轉(zhuǎn)速（0-3000RPM）成正比定位精度由上位控制單元決定，0V輸入時伺服電機(jī)保持在鎖定狀態(tài)6.2伺服驅(qū)動器的使用交流伺服系統(tǒng)控制模式位置模式（參數(shù)PA4=0）機(jī)械進(jìn)給量與總指令脈沖數(shù)成正比機(jī)械速度與指令脈沖串的速度（脈沖頻率）成正比在最后±1個脈沖的范圍內(nèi)完成定位，只要沒有位置指令，伺服電機(jī)保持在鎖定狀態(tài)6.2伺服驅(qū)動器的使用伺服驅(qū)動器的測試平臺主要有以下幾種：采用伺服驅(qū)動器-電動機(jī)互饋對拖的測試平臺采用可調(diào)模擬負(fù)載的測試平臺采用有執(zhí)行電機(jī)而沒有負(fù)載的測試平臺采用執(zhí)行電機(jī)拖動固有負(fù)載的測試平臺采用在線測試方法的測試平臺機(jī)械進(jìn)給量與總指令脈沖數(shù)成正比6.3伺服驅(qū)動器的測試采用伺服驅(qū)動器-電動機(jī)互饋對拖的測試平臺測試系統(tǒng)由四部分組成，分別是三相PWM整流器、被測伺服驅(qū)動器-電動機(jī)系統(tǒng)、負(fù)載伺服驅(qū)動器-電動機(jī)系統(tǒng)及上位機(jī)，其中兩臺電動機(jī)通過聯(lián)軸器互相連接被測電動機(jī)工作于電動狀態(tài)，負(fù)載電動機(jī)工作于發(fā)電狀態(tài)6.3伺服驅(qū)動器的測試采用伺服驅(qū)動器-電動機(jī)互饋對拖的測試平臺被測伺服驅(qū)動器-電動機(jī)系統(tǒng)工作于速度閉環(huán)狀態(tài)，用來控制整個測試平臺的轉(zhuǎn)速負(fù)載伺服驅(qū)動器-電動機(jī)系統(tǒng)工作于轉(zhuǎn)矩閉環(huán)狀態(tài)，通過控制負(fù)載電動機(jī)的電流來改變負(fù)載電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩大小，模擬被測電機(jī)的負(fù)載變化互饋對拖測試平臺可以實(shí)現(xiàn)速度和轉(zhuǎn)矩的靈活調(diào)節(jié)，完成各種功能測試上位機(jī)用于監(jiān)控整個系統(tǒng)的運(yùn)行，根據(jù)試驗(yàn)要求向兩臺伺服驅(qū)動器發(fā)出控制指令，同時接收它們的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析與顯示6.3伺服驅(qū)動器的測試采用可調(diào)模擬負(fù)載的測試平臺測試系統(tǒng)由三部分組成，分別是被測伺服驅(qū)動器-電動機(jī)系統(tǒng)、可調(diào)模擬負(fù)載及上位機(jī)可調(diào)模擬負(fù)載如磁粉制動器、電力測功機(jī)等，它和被測電動機(jī)同軸相連上位機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡通過控制可調(diào)模擬負(fù)載來控制負(fù)載轉(zhuǎn)矩，同時采集伺服系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析與顯示對于這種測試系統(tǒng)，通過對可調(diào)模擬負(fù)載進(jìn)行控制，也可模擬各種負(fù)載情況下伺服驅(qū)動器的動、靜態(tài)性能，完成對伺服驅(qū)動器的全面而準(zhǔn)確的測試。但這種測試系統(tǒng)體積仍然比較大，不能滿足便攜式的要求，而且系統(tǒng)的測量和控制電路也比較復(fù)雜、成本也很高6.3伺服驅(qū)動器的測試采用有執(zhí)行電機(jī)而沒有負(fù)載的測試平臺測試系統(tǒng)由兩部分組成，分別是被測伺服驅(qū)動器-電動機(jī)系統(tǒng)和上位機(jī)上位機(jī)將速度指令發(fā)送給伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器按照指令開始運(yùn)行在運(yùn)行過程中，上位機(jī)和數(shù)據(jù)采集電路采集伺服系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析與顯示由于這種測試系統(tǒng)中電機(jī)不帶負(fù)載，所以與前面兩種測試系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)體積相對減小，而且系統(tǒng)的測量和控制電路也比較簡單，但是這也使得該系統(tǒng)不能模擬伺服驅(qū)動器的實(shí)際運(yùn)行情況通常情況下，此類測試系統(tǒng)僅用于被測系統(tǒng)在空載情況下的轉(zhuǎn)速和角位移的測試，而不能對伺服驅(qū)動器進(jìn)行全面而準(zhǔn)確的測試6.3伺服驅(qū)動器的測試采用執(zhí)行電機(jī)拖動固有負(fù)載的測試平臺測試系統(tǒng)由三部分組成，分別是被測伺服驅(qū)動器-電動機(jī)系統(tǒng)、系統(tǒng)固有負(fù)載及上位機(jī)上位機(jī)將速度指令信號發(fā)送給伺服驅(qū)動器，伺服系統(tǒng)按照指令開始運(yùn)行在運(yùn)行過程中，上位機(jī)和數(shù)據(jù)采集電路采集伺服系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析與顯示這種測試系統(tǒng)，負(fù)載采用被測系統(tǒng)的固有負(fù)載，因此測試過程貼近于伺服驅(qū)動器的實(shí)際工作情況，測試結(jié)果比較準(zhǔn)確。但由于有的被測系統(tǒng)的固有負(fù)載不方便從裝備上移走，因此測試過程只能在裝備上進(jìn)行，不是很方便6.3伺服驅(qū)動器的測試采用在線測試方法的測試平臺機(jī)械進(jìn)給量與總指令脈沖數(shù)成正比測試系統(tǒng)只有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理單元數(shù)字采集系統(tǒng)將伺服驅(qū)動器在裝備中的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)信號進(jìn)行采集和調(diào)理，然后送給數(shù)據(jù)處理單元供其進(jìn)行處理和分析，最終由數(shù)據(jù)處理單元做出測試結(jié)論采用在線測試方法，因此這種測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，而且不用將伺服驅(qū)動器從裝備中分離出來，使測試更加便利此類測試系統(tǒng)完全根據(jù)伺服驅(qū)動器在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行測試，因此測試結(jié)論更加貼近實(shí)際情況6.3伺服驅(qū)動器的測試選擇一款合適的伺服驅(qū)動器需要考慮到各個方面，這主要根據(jù)系統(tǒng)的要求來選擇，在選型之前，首先分析以下系統(tǒng)需求，比如尺寸、供電、功率、控制方式等，為選型定下方向6.4伺服驅(qū)動器的選型驅(qū)動器支持的電機(jī)類型，一般為直流有刷、正弦波、梯形波等，還有就是驅(qū)動器的持續(xù)輸出電流要大于電機(jī)的額定電流，根據(jù)電機(jī)反電動勢、最大轉(zhuǎn)速考慮驅(qū)動器是否可以勝任6.4伺服驅(qū)動器的選型反饋元件，反饋傳感器種類繁多，根據(jù)是否要做閉環(huán)，選擇反饋傳感器，編碼器、測速電機(jī)、旋變等。如果系統(tǒng)中帶有反饋元件，在選擇驅(qū)動器時就要考慮驅(qū)動器是否支持這種反饋，反饋種類，或者是反饋的信號輸出形式6.4伺服驅(qū)動器的選型伺服驅(qū)動器有三種控制方式：力矩、速度、位置模式。工作在這幾種模式下命令形式也不一樣，力矩和速度模式可通過模擬量命令控制，位置模式可使用脈沖+方向控制。當(dāng)然還有總線形式，比如Ethercat等精度要求，系統(tǒng)的精度有多個影響因素，伺服驅(qū)動器也是其中重要的一環(huán)，一般伺服驅(qū)動器分為數(shù)字伺服驅(qū)動器和線性伺服放大器，線性放大器適用于低噪聲、高帶寬以及電流過零時無失真的場合供電和使用環(huán)境，供電方面主要是直流和交流供電，有時候還要考慮驅(qū)動器對供電電源的要求。使用環(huán)境，主要是考慮溫度方面的影響，還有就是工況，是否需要防護(hù)罩等6.4伺服驅(qū)動器的選型每種型號伺服電機(jī)的規(guī)格項(xiàng)內(nèi)均有額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩及伺服電機(jī)慣量等參數(shù)各參數(shù)與負(fù)載轉(zhuǎn)矩及負(fù)載慣量間必定有相關(guān)聯(lián)系存在選用伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)符合負(fù)載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動條件要求，如加速度的快慢、機(jī)構(gòu)的重量；機(jī)構(gòu)的運(yùn)動方式（水平、垂直旋轉(zhuǎn)）等；運(yùn)動條件與伺服電機(jī)輸出功率無直接關(guān)系，但是一般伺服電機(jī)輸出功率越高，相對輸出轉(zhuǎn)矩也會越高不但機(jī)構(gòu)重量會影響伺服電機(jī)的選用，運(yùn)動條件也會改變伺服電機(jī)的選用。慣量越大，需要越大的加速及減速轉(zhuǎn)矩，加速及減速時間越短時，也需要越大的伺服電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩6.5伺服電機(jī)的選型基本步驟明確負(fù)載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動條件要求，即加/減速的快慢、運(yùn)動速度、機(jī)構(gòu)的重量、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動方式等依據(jù)運(yùn)行條件要求選用合適的負(fù)載慣量計(jì)算公式計(jì)算出機(jī)構(gòu)的負(fù)載慣量依據(jù)負(fù)載慣量與伺服電機(jī)慣量選出適當(dāng)?shù)募龠x定伺服電機(jī)規(guī)格結(jié)合初選的伺服電機(jī)慣量與負(fù)載慣量，計(jì)算出加速轉(zhuǎn)矩及減速轉(zhuǎn)矩依據(jù)負(fù)載重量、配置方式、摩擦系數(shù)、運(yùn)行效效率計(jì)算出負(fù)載轉(zhuǎn)矩6.5伺服電機(jī)的選型基本步驟初選伺服電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩必須大于加速轉(zhuǎn)矩＋負(fù)載轉(zhuǎn)矩；如不符合條件，必須選用其他型號計(jì)算驗(yàn)證直至符符合要求依據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩、減速轉(zhuǎn)矩及保持轉(zhuǎn)矩計(jì)算出連續(xù)瞬時轉(zhuǎn)矩初選伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩必須大于連續(xù)瞬時轉(zhuǎn)矩，如果不符合條件，必須選用其他型號計(jì)算驗(yàn)證直至符合要求完成選定6.5伺服電機(jī)的選型簡單伺服電機(jī)選型計(jì)算方式伺服電機(jī)選擇的時候，首先要考慮的就是功率的選擇。一般應(yīng)注意：如果電機(jī)功率選得過小。就會出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電機(jī)長期過載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞，甚至電機(jī)被燒毀如果電機(jī)功率選得過大。就會出現(xiàn)“大馬拉小車“現(xiàn)象，其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對用戶和電網(wǎng)不利，而且還會造成電能浪費(fèi)6.5伺服電機(jī)的選型P=F*V/100其中P是計(jì)算功率，單位是KW，F(xiàn)是所需拉力，單位是N，V是工作機(jī)線速度m/s）簡單伺服電機(jī)選型計(jì)算方式最常用的是采用類比法來選擇電機(jī)具體做法是：了解本單位或附近其他單位的類似生產(chǎn)機(jī)械使用多大功率的電機(jī)，然后選用相近功率的電機(jī)進(jìn)行試車。試車的目的是驗(yàn)證所選電機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械是否匹配驗(yàn)證的方法是：使電機(jī)帶動生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，用鉗形電流表測量電機(jī)的工作電流，將測得的電流與該電機(jī)銘牌上標(biāo)出的額定電流對比6.5伺服電機(jī)的選型簡單伺服電機(jī)選型計(jì)算方式最常用的是采用類比法來選擇電機(jī)如果電功機(jī)實(shí)際工作電流與銘脾上標(biāo)出的額定電流上下相差不大，則表明所選電機(jī)的功率合適如果電機(jī)的實(shí)際工作電流比銘牌上標(biāo)出的額定電流低70%左右。則表明電機(jī)的功率選得過大，應(yīng)調(diào)換功率較小的電機(jī)如果測得的電機(jī)工作電流比銘牌上標(biāo)出的額定電流大40%以上。則表明電機(jī)的功率選得過小，應(yīng)調(diào)換功率較大的電機(jī)6.5伺服電機(jī)的選型注意事項(xiàng)有的伺服驅(qū)動器有內(nèi)置的再生制動單元，但當(dāng)再生制動較頻繁時，可能引起直流母線電壓過高，這時需另配再生制動電阻。再生制動電阻是否需要另配，配多大，可參照相應(yīng)樣本的使用說明來配如果選擇了帶電磁制動器的伺服電機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量會增大，計(jì)算轉(zhuǎn)矩時要進(jìn)行考慮6.5伺服電機(jī)的選型注意事項(xiàng)有些系統(tǒng)如傳送裝置，升降裝置等要求伺服電機(jī)能盡快停車，在故障、急停、電源斷電時伺服器沒有再生制動，無法對電機(jī)減速。同時系統(tǒng)的機(jī)械慣量又較大，這時對動態(tài)制動器的要依據(jù)負(fù)載的輕重、電機(jī)的工作速度等進(jìn)行選擇有些系統(tǒng)要維持機(jī)械裝置的靜止位置，需電機(jī)提供較大的輸出轉(zhuǎn)矩，且停止的時間較長。如果使用伺服的自鎖功能，往往會造成電機(jī)過熱或放大器過載，這種情況就要選擇帶電磁制動的電機(jī)6.5伺服電機(jī)的選型6.5伺服電機(jī)的選型電機(jī)及驅(qū)動器的選型基本步驟1、伺服驅(qū)動器及其基本應(yīng)用方法2、伺服驅(qū)動和變頻驅(qū)動小結(jié)機(jī)器人伺服控制第七章運(yùn)動控制器運(yùn)動控制（MotionControl）：在復(fù)雜條件下將預(yù)定的控制方案、規(guī)劃指令轉(zhuǎn)變成期望的機(jī)械運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動精確的位置控制、速度控制、加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力的控制區(qū)別于過程控制（ProcessControl）一種大系統(tǒng)控制，控制對象比較多，可以想象為過程控制是對一條生產(chǎn)線的控制，運(yùn)動控制是生產(chǎn)線內(nèi)某個部件的具體控制快速區(qū)分方法：凡事涉及到電機(jī)拖動，目的是電機(jī)運(yùn)動的都是運(yùn)動控制，而整體系統(tǒng)控制，為達(dá)到穩(wěn)定系統(tǒng)的都是過程控制！運(yùn)動控制器廣義運(yùn)動控制范圍速度控制：電力拖動，變頻器位置控制：步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)，直線電機(jī)數(shù)控系統(tǒng)機(jī)械手系統(tǒng)其他專用系統(tǒng)通用運(yùn)動控制（狹義的運(yùn)動控制）運(yùn)動控制器專用運(yùn)動控制系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)：車床，銑床，磨床，加工中心機(jī)械手系統(tǒng)縫紉機(jī)系統(tǒng)繡花機(jī)系統(tǒng)數(shù)控雕刻系統(tǒng)激光切割系統(tǒng)打標(biāo)機(jī)系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動控制器通用運(yùn)動控制運(yùn)動控制PLC：功能少或價格高昂通用運(yùn)動控制器：國外品牌為主運(yùn)動控制卡：需要工控電腦，插卡易松動運(yùn)動控制器運(yùn)動控制器就是控制電動機(jī)的運(yùn)行方式的專用控制器如電動機(jī)在由行程開關(guān)控制交流接觸器而實(shí)現(xiàn)電動機(jī)拖動物體向上運(yùn)行達(dá)到指定位置后又向下運(yùn)行，或者用時間繼電器控制電動機(jī)正反轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)一會停一會再轉(zhuǎn)一會再停為什么需要通用運(yùn)動控制？非標(biāo)自動化設(shè)備年全國需求量在萬套以內(nèi)的同類設(shè)備不同類型的要求設(shè)備工藝千奇百怪時間成本是最大的成本，采用中間件而不是從最底層開始構(gòu)建流水線和工業(yè)4.0最小代價實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的不斷升級換代運(yùn)動控制器主要內(nèi)容contents7.2運(yùn)動控制器7.3PMAC運(yùn)動控制卡運(yùn)動控制器7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)7.4驅(qū)控一體化技術(shù)7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)定義以電機(jī)、液壓馬達(dá)等為主要控制對象以控制器為核心以功率變換裝置、電液伺服閥為執(zhí)行機(jī)構(gòu)在自動控制理論指導(dǎo)下組成的自動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)方框圖7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)以運(yùn)動機(jī)構(gòu)作為控制對象的自動控制系統(tǒng)輸出量（被控量）是速度、位移等參數(shù)從運(yùn)動控制系統(tǒng)的能量提供方式和傳動方式來分類主要有液壓傳動系統(tǒng)、氣壓傳動系統(tǒng)和電氣傳動系統(tǒng)三種基本類型運(yùn)動控制系統(tǒng)方框圖7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)發(fā)展歷史液壓傳動的運(yùn)動控制系統(tǒng)歷史悠久。從17世紀(jì)中葉帕斯卡提出靜壓的傳遞原理算起，液壓傳動已有三百多年的歷史，但真正用于工業(yè)生產(chǎn)是在19世紀(jì)20世紀(jì)初，美國人Janney將礦物油引入液體傳動作為傳動介質(zhì)，并設(shè)計(jì)制造了第一臺軸向柱塞泵及其液壓驅(qū)動裝置在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于武器工業(yè)的需要，在很多車輛、艦船、航空、兵器設(shè)備上都采用了反應(yīng)快、動作準(zhǔn)、功率大的液壓傳動的運(yùn)動控制裝置戰(zhàn)后，液壓傳動技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用領(lǐng)域，在機(jī)床、工程機(jī)械、汽車等行業(yè)逐步推廣，并得到了長足的發(fā)展7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)發(fā)展歷史氣壓傳動技術(shù)出現(xiàn)在19世紀(jì)初，1829年出現(xiàn)了多級空氣壓縮機(jī)，為氣壓傳動的發(fā)展創(chuàng)造了條件1871年，氣壓風(fēng)鎬在采礦業(yè)上開始應(yīng)用。美國人G.威斯汀豪斯在1868年發(fā)明了氣動制動裝置并于1872年應(yīng)用于鐵路車輛的制動20世紀(jì)后，隨著武器、機(jī)械、化工等工業(yè)的發(fā)展，氣動元器件和氣壓傳動的運(yùn)動控制系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用20世紀(jì)50年代研制成功用于導(dǎo)彈尾翼控制的高壓氣動伺服機(jī)構(gòu)20世紀(jì)60年代，射流和氣動邏輯元件的發(fā)明使氣壓傳動更加如虎添翼，在工程上有了很大發(fā)展7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)發(fā)展歷史電氣傳動的運(yùn)動控制系統(tǒng)是在電機(jī)發(fā)明之后發(fā)展起來的1831年，法拉第，電磁感應(yīng)定律1832年，斯特金，直流電動機(jī)1886年，特斯拉，兩相交流電動機(jī)1888年，多里沃·多勃羅沃爾斯基，三相感應(yīng)電動機(jī)20世紀(jì)中葉以前，在工業(yè)領(lǐng)域形成了直流調(diào)速和伺服系統(tǒng)一統(tǒng)天下的局面，交流電動機(jī)只是用在大功率驅(qū)動場合隨著交流電機(jī)理論和控制理論的快速發(fā)展，交流電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)的成本逐步降低，性能逐步提高，直流調(diào)速系統(tǒng)正在被其取代7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)發(fā)展歷史液、電、氣三種傳動方式相互配合，取長補(bǔ)短，形成了混合式的運(yùn)動控制系統(tǒng)電-液伺服系統(tǒng)兼有液壓傳動的輸出功率大、反應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)和電氣控制的操作性控制性良好、自動化程度高的優(yōu)點(diǎn)電-氣伺服系統(tǒng)成本低、對環(huán)境要求不高且易于計(jì)算機(jī)控制，在實(shí)現(xiàn)汽缸在目標(biāo)位置定位等方面的控制上顯示了特有的控制效果和功能氣-液混合控制系統(tǒng)在很大程度上改善氣-液系統(tǒng)的性能7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)發(fā)展歷史運(yùn)動控制系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)歷從直流到交流，從開環(huán)到閉環(huán)，從模擬到數(shù)字，直到基于PC的伺服控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和基于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動控制的發(fā)展過程從運(yùn)動控制器件的發(fā)展看，大致經(jīng)歷下列階段階段分類主要技術(shù)特征早期模擬步進(jìn)控制器+步進(jìn)電機(jī)+電液脈沖馬達(dá)20世紀(jì)70年代直流模擬基于微處理器技術(shù)的控制器+大慣量直流電機(jī)20世紀(jì)80年代交流模擬基于微處理器技術(shù)的控制器+模擬式交流伺服系統(tǒng)20世紀(jì)90年代數(shù)字化初級數(shù)字/模擬/脈沖混合控制通用計(jì)算機(jī)控制器+脈沖控制式數(shù)字交流伺服系統(tǒng)21世紀(jì)至今全數(shù)字化基于PC的控制器+網(wǎng)絡(luò)數(shù)字通信+數(shù)字伺服系統(tǒng)7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制關(guān)鍵技術(shù)精密機(jī)械技術(shù)機(jī)械技術(shù)是運(yùn)動控制的技術(shù)基礎(chǔ)運(yùn)動控制中，機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡單，功能更強(qiáng)，一些新機(jī)構(gòu)、新原理、新材料和新工藝被應(yīng)用，能夠滿足對各種應(yīng)用的需要，既提高精度和剛度，又改善性能，例如，體積縮小，重量降低，性價比提高等7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制關(guān)鍵技術(shù)傳感檢測技術(shù)運(yùn)動控制技術(shù)需要對位置、速度、加速度等檢測，組成反饋回路，實(shí)現(xiàn)伺服控制系統(tǒng)對傳感檢測技術(shù)提出更高要求，例如，高精度檢測，快速檢測和苛刻環(huán)境條件檢測等7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制關(guān)鍵技術(shù)計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)運(yùn)動控制中涉及大量運(yùn)動信息，因此，除了這些信息的檢測傳送外，還涉及計(jì)算機(jī)與信息處理的大量工作如信息的交互、運(yùn)算、判斷、決策等。與過程控制中采用集散控制系統(tǒng)不同，它對信息處理時間要求更高，對信息實(shí)時性和交互要求更高7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制關(guān)鍵技術(shù)自動控制技術(shù)在過程控制中，控制理論是基礎(chǔ)。同樣，在運(yùn)動控制中，控制理論也是基礎(chǔ)由于被控對象不同，并且大量伺服系統(tǒng)的電動機(jī)是非線性被控對象。因此，高精度位置控制、軌跡控制、同步控制等都需要控制理論用于指導(dǎo)7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制關(guān)鍵技術(shù)伺服驅(qū)動技術(shù)伺服驅(qū)動技術(shù)是在控制器輸出指令下，控制驅(qū)動元件使其按照指令要求運(yùn)動，因此，需要滿足運(yùn)動過程動態(tài)響應(yīng)等性能指標(biāo)由于不同的伺服驅(qū)動方式有不同的動態(tài)性能，因此，對DC伺服、AC伺服、步進(jìn)等電動機(jī)和變頻技術(shù)等有更高要求。而伺服技術(shù)則從DC伺服轉(zhuǎn)向AC伺服。全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術(shù)、直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)等已經(jīng)顯現(xiàn)其優(yōu)勢7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)運(yùn)動控制技術(shù)是對整個運(yùn)動系統(tǒng)的控制，因此，既要將運(yùn)動控制系統(tǒng)分解為各自自治又相互交互的單元，又要在總體性能要求下兼顧各個個體性能。只有這樣，才能使設(shè)計(jì)的運(yùn)動控制系統(tǒng)具有良好的性價比，滿足應(yīng)用要求7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)系統(tǒng)組成一般由控制器、功率放大器與變換裝置（通常是驅(qū)動器）、電動機(jī)、負(fù)載，及相關(guān)的傳感器等組成7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)系統(tǒng)組成一般由控制器、功率放大器與變換裝置（通常是驅(qū)動器）、電動機(jī)、負(fù)載，及相關(guān)的傳感器等組成三大部分：電機(jī)部分，功率變換部分，控制器電機(jī)部分：直流電機(jī)、交流電機(jī)功率變換部分：可控整流、直流斬波、逆變等控制器部分：PID控制（單環(huán)，多環(huán)）、工程設(shè)計(jì)、自適應(yīng)控制、模糊控制、智能控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)系統(tǒng)組成一般由控制器、功率放大器與變換裝置（通常是驅(qū)動器）、電動機(jī)、負(fù)載，及相關(guān)的傳感器等組成控制器下達(dá)指令，通過驅(qū)動器轉(zhuǎn)化為能夠運(yùn)行電機(jī)的電流，驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動工作機(jī)械運(yùn)行。同時，電機(jī)上的傳感器經(jīng)過信號處理將電機(jī)的實(shí)時信息反饋給控制器，控制器實(shí)時調(diào)整，從而保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)系統(tǒng)組成系統(tǒng)中控制方案采用PLC進(jìn)行控制，目前市場上的大部分PLC都是支持運(yùn)動控制的，大部分PLC可以擴(kuò)展到32軸，根據(jù)驅(qū)動器類型可以采用脈沖控制、總線控制或模擬量控制采用運(yùn)動控制卡控制，運(yùn)動控制卡是專門進(jìn)行運(yùn)動控制的一種控制器，可以進(jìn)行多達(dá)256軸的控制，運(yùn)動控制卡需要PC編程采用運(yùn)動控制器控制，與運(yùn)動控制卡不同之處在于，可以脫離PC電腦的束縛，編寫完程序下載到控制器里，即可直接對驅(qū)動器進(jìn)行控制7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)系統(tǒng)組成系統(tǒng)中控制方案PLC的專長在于邏輯IO控制，實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的邏輯控制都很容易。對于運(yùn)動控制，一般低端的PLC主要是通過高速輸出點(diǎn)來進(jìn)行脈沖控制，中高端PLC一般會通過總線的方式來進(jìn)行控制，常用的總線包括Profinet、EtherCAT、CC-Link等PLC具有工作可靠，編程簡單等優(yōu)點(diǎn)，其運(yùn)動控制功能相對簡單PLC的應(yīng)用過程中主要通過PLC+HMI，目前基于PLC的上位機(jī)應(yīng)用也越來越廣泛7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)系統(tǒng)組成系統(tǒng)中控制方案運(yùn)動控制卡通過PCI插槽將控制卡插在PC的主機(jī)上，也可通過以太網(wǎng)連接到PC主機(jī)上利用高級編程語言C++、C#、VB、VB.NET、labview等編程語言進(jìn)行開發(fā)；編程中使用運(yùn)動控制卡廠商提供的控制卡API接口函數(shù)，來實(shí)現(xiàn)對控制卡資源的使用運(yùn)動控制卡可利用PC強(qiáng)大的功能，如CAD功能、機(jī)器視覺功能、軟件高級編程等；利用FPGA+DSP/ARM+DSP芯片的功能實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動控制（多軸直線、圓弧插補(bǔ)等，運(yùn)動跟隨，PWM控制等）7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)系統(tǒng)組成系統(tǒng)中控制方案運(yùn)動控制器和運(yùn)動控制卡的算法幾乎一樣，它們之間的主要區(qū)別在于運(yùn)動控制卡需要依賴于PC編程，而運(yùn)動控制器可以直接寫程序并下載，這樣就可以脫機(jī)運(yùn)行PLC相對來說更偏向于邏輯控制，而弱化運(yùn)動控制，而運(yùn)動控制卡、運(yùn)動控制器更偏向于運(yùn)動控制，而弱化邏輯控制，同時，運(yùn)動控制卡和運(yùn)動控制器對開發(fā)人員的門檻也要相對高一些7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)系統(tǒng)組成系統(tǒng)中控制方案7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)PLC7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)EtherNET運(yùn)動控制卡7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)EtherCAT總線運(yùn)動控制卡7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)EtherCAT運(yùn)動控制器7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制算法指如何控制一個目標(biāo)運(yùn)動軌跡的算法，控制算法通常內(nèi)置在運(yùn)動控制硬件中，實(shí)際應(yīng)用的時候，通過發(fā)送命令給控制硬件完成多個電機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)動通常的運(yùn)動控制算法有加減速控制、插補(bǔ)運(yùn)動、軌跡前瞻等插補(bǔ)最常見的兩種方式是直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，插補(bǔ)運(yùn)動至少需要兩個軸參與，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)動時，將規(guī)劃軸映射到相應(yīng)的機(jī)臺坐標(biāo)系中，運(yùn)動控制器根據(jù)坐標(biāo)映射關(guān)系，控制各軸運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)要求的運(yùn)動軌跡。插補(bǔ)運(yùn)動指令會存入運(yùn)動緩沖區(qū)，再依次從運(yùn)動緩沖區(qū)中取出指令執(zhí)行，直到插補(bǔ)運(yùn)動全部執(zhí)行完7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)直線插補(bǔ)直線插補(bǔ)方式中，兩點(diǎn)間的插補(bǔ)沿著直線的點(diǎn)群來逼近假設(shè)軸需要在在XY平面上從點(diǎn)(X0,Y0)運(yùn)動到點(diǎn)(X1,Y1)，其直線插補(bǔ)的加工過程如圖所示7.1運(yùn)動控制系統(tǒng)圓弧插補(bǔ)與直線插補(bǔ)類似，給出兩端點(diǎn)間的插補(bǔ)數(shù)字信息，以一定的算法計(jì)算出逼近實(shí)際圓弧的點(diǎn)群，控制軸沿這些點(diǎn)運(yùn)動，加工出圓弧曲線可以是平面圓弧(至少兩個軸)，還可以是空間圓弧(至少三個軸)假設(shè)軸需要在XY平面第一象限走一段逆圓弧，圓心為起點(diǎn)控制器的空間圓弧插補(bǔ)功能是根據(jù)當(dāng)前點(diǎn)和圓弧指令參數(shù)設(shè)置的終點(diǎn)和中間點(diǎn)(或圓心)，由三個點(diǎn)確定圓弧，并實(shí)現(xiàn)空間圓弧插補(bǔ)運(yùn)動，坐標(biāo)為三維坐標(biāo)，至少需要三個軸分別沿X軸、Y軸和Z軸運(yùn)動7.2運(yùn)動控制器高性能工業(yè)機(jī)器人作為核心裝備，一直被國外品牌壟斷，而運(yùn)動控制器的自主可控一直是國產(chǎn)機(jī)器人領(lǐng)域的一大痛點(diǎn)作為工業(yè)機(jī)器人的核心技術(shù)之一，運(yùn)動控制器在機(jī)器人執(zhí)行過程中起到控制機(jī)器人運(yùn)動的關(guān)鍵作用，被稱為制造裝備的“心臟”和“大腦”，是“智能制造”的基礎(chǔ)，也是連接“智能”與“制造”的橋梁作為我國亟待攻克的35項(xiàng)核心技術(shù)之一，工信部將控制器列為我國需要著力補(bǔ)齊的關(guān)鍵技術(shù)短板之一，納入《工業(yè)強(qiáng)基工程實(shí)施指南（2016-2020）》“一條龍”應(yīng)用計(jì)劃機(jī)械工程專家譚健榮院士也表示：機(jī)器人引領(lǐng)智能制造，核心控制器是機(jī)器人的核心技術(shù)之一，是中國最需要突破的領(lǐng)域7.2運(yùn)動控制器運(yùn)動控制器從廣義上來說就是數(shù)控裝置，是一個典型現(xiàn)代運(yùn)動控制系統(tǒng)的核心組成部分。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢就是采用運(yùn)動控制器的開放式數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動控制器為運(yùn)動控制的實(shí)現(xiàn)提供一個平臺基礎(chǔ)，在這個平臺上可以方便地對單個或多個電機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動軌跡運(yùn)動控制器由硬件和軟件兩部分集成硬件即工業(yè)控制板卡，包括主控單元、信號處理等部分軟件是控制算法目前國內(nèi)的運(yùn)動控制器生產(chǎn)商提供的產(chǎn)品大致可以分為三類以單片機(jī)或微機(jī)處理器作為核心控制器大多由MCS-51系列或MCS-96系列為代表的單片機(jī)作為核心控制單元，加上位置檢測、信號處理、AD/DA轉(zhuǎn)換等外圍電路以及相應(yīng)的軟件控制算法所構(gòu)成，一般只具有點(diǎn)位和簡單的連續(xù)軌跡控制功能這類運(yùn)動控制器速度較慢，精度不高，成本相對較低在只需要低速點(diǎn)位運(yùn)動控制和軌跡要求不高的輪廓運(yùn)動控制場合應(yīng)用7.2.1運(yùn)動控制器的分類目前國內(nèi)的運(yùn)動控制器生產(chǎn)商提供的產(chǎn)品大致可以分為三類以專用芯片作為核心處理器將實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制所需的一些特有功能（如加減速控制、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、PID算法、編碼器信號處理等）固化在一塊集成電路芯片內(nèi)，并以該芯片作為控制核心，提供一些運(yùn)動控制專用指令和硬件接口結(jié)構(gòu)比較簡單，但只能輸出脈沖信號，工作于開環(huán)控制方式這類控制器對單軸的點(diǎn)位控制場合是基本滿足要求的，但對于要求多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動和高速軌跡插補(bǔ)控制的設(shè)備，這類運(yùn)動器不能滿足要求。由于這類控制器不能提供連續(xù)插補(bǔ)功能，也沒有前瞻功能，特別是對于大量的小線段連續(xù)運(yùn)動的場合，不能使用這類控制