伺服系统的概念和组成 伺服系统的基本参数

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1、实时伺服一种以机械位置如数控机床等。

2、使用在伺服系统中的驱动电响应速度快、定位准确、转动惯性量。（使用在机电系统中的伺服）电机的转动惯量增大，为了能够和丝杠等机械部件直接相连。

3、从电机有一个专门的小惯量电机，为了得到极高的响应速度。

4、但这类电机的过载能力较低。

转动惯量反映了系统的转动惯量，在选择从电机时，系统的转动惯量不能大于电机转动惯量的3倍。

转动惯量反映了系统的转动惯量。 p>

6、）增加等特点，这类专用电机称为伺服电机。

7、该交直流电机没有什么不同。

8、该类电机的专用驱动单一般其内部包括电流、速度和/或位置闭环。

9、一、概述，以电力电子功率转换装置为执行机构，在自动控制理论的指令下组成的电气传动自动控制系统。

10、此类系统控制电机的力矩、传动和转角，机械的运动要求。

11、数控机床中，从系统接收数控系统发出的脉宽、速度指令，经变换、放调与转动等，从而加工出用户所要求的复杂形状工件。

12、并伴随数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到Direct13、数控机床中的伺服系统种类分析，本文通过分析其结构及简单归分，简要介绍了技术现状及发展趋势探讨。

14、二、伺服系统的结构及分类从基本结构来看，伺服系统主要由三部分组成：控制器、动力驱动装置、反馈装置和电动机（附图）。

15.速率驱动装置作为系统的主回路，一方面按控制量的大小将电网中的电能作用到电动机上面，调节电动机转矩的大小，另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换为电动机所需的交流电或直流电；电动机按供电大小拖动机械运转。

16、附图中的主要成分变化多样，其中任何部分的变化都可构成不同种类的伺服系统。

17、如根据驱动电机的类型，可将其分为交流伺服；根据控制器实现方法的不同，可将其分为模拟伺服和数字伺服伺服；根据控制器中闭环的多少，可将其分割开环控制系统、单环控制系统、双环控制图表首先按机床中传动机械的不同将其分割进给伺服与分组伺服，然后再根据其他要素来探讨不同伺服系统的技术特性。

19、三、进给伺服系统的市场与展望以数控机床的各坐标为控制对象，产生机床的切削进给运动。

20。、具体要求其调速范围宽、精度高、稳定性好、动态响应快。

23、（一）步进伺服系统步进伺服是一种用脉冲信号进行控制，把脉冲信号转换成相应的角脉冲的系统。

24、其角脉冲与脉冲数成正比，与脉冲频率成正比，通过改变脉冲频率可调节电动机的控制。

25、如果以后再某些建筑物仍保持通电状态，则系统仍具有自锁能力。

26%、500%、1000%、50%步距图纸不会累计。

27、步进伺服结构简单，符合系统数字化发展需要，但精度差、张力高、速度低，且其功率越大移动速度越低。

28、特别是步进伺服容易失步，主要用于速度与精度要求不高的经济型数控机床及旧设备改造。

29、但近年发展起来的恒斩波驱动、PWM驱动、微步驱动、超微步进驱动和混合伺服技术，使得步进电机的高、低频特性得到了很大的提高，特别是随着智能超微步驱动技术的发展，将把步进伺服的性能直流伺服的工作原理建立起来在电磁力绕组基础上。

31、与电磁力矩相关的是彼此独立的两个变量主磁通与电枢电流，它们分别控制励磁电流与电枢电流，可方便地进行动作与液压控制。

32、另外从控制角度看，DC从站的控制是一个单输入单输出的单变量控制系统，经典控制理论完全适用于这种系统，因此，在数控机床的进给驱动中曾主导着主导地位。

33、然而，从实际运行考虑，引导伺服电动机引入了机械换向装置。

34 、其成本高，故障多，维护困难，因碳刷产生的火花而影响生产，并机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。

36 、气压差。

37、为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。

38、三）里翻外”的处理，即把电流驱电机装在定子、转子为永磁部分，由转子轴上的编码器测出磁极位置，就构成了永磁无刷电机，同时伴随矢量控制方法的实用化，使交流服务器系统具有良好的服务器特性。

39.静态特性已完全可与直流服务器系统相媲美。

41、目前，在。机床进给伺服中采用的主要是永磁同步交流伺服系统，有清晰的类型：模拟形式、数字形式和软件形式。

42、模拟伺服用途单一，只接收模拟信号，位置控制通常由上位机实现。

43、数字伺服器可实现一机多用，如做速度、力矩、位置控制。

44、可接收模拟指令和脉冲指令，各种参数均以数字方式设定，稳定性好。

45、具有较丰富的自诊断、报警功能。

46、软件服务器是基于负载的全数字服务器系统。

47.当用户设置代码与数字接口的相关数据，改变工作方式、更换电动机规格时，只需重新设置代码即可，故也称万能服务器。

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50、现在三个方面。

51、一是系统电力驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，标准化电力模块普及与应用；二是基于嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，使基于网络的伺服控制成为可能。

52、（四）直线伺服系统直直接驱动，与传统的一切机械中间传动方式，进床给传动链的长度掐断。

53、这种“零传动”，带来了旋转驱动方式能够达到的性能指标，如速度达到3g以上，为传统驱动装置的10～20年，进给速度为传统的4～5年。

54.等多种方式；而从结构上来说，又有动圈式、动铁式、平板型和储物型等形式。与大推力长行程轴向直线电动机两类。

56、直线伺服是高速精数控机床的理想驱动模式，受到机床厂家的重视，技术发展迅速。

57、在2001年欧洲机床展上，有几十家100-120m/min 1.5 -2g DMG公司与日本MAZAK公司最具代表性。

58、2000年DMG公司已有28种机箱采用直线电机驱动，年产1500多台，约占总产量的1/ 3。

59、而MAZAK公司最近也将推出基于直线伺服系统的速度80000r/min, 500m/min, 6g, 6000r/min, 500m/min, 6g所有这些，都标志以直线电机驱动为代表的第二代高速机床，将取代以高速滚珠丝杠驱动为代表的第一代高速机床，并在使用中步进指挥的主导地位。

61、四、加速完成伺服系统的仓库及展望转伺服提供加工大部分工件所需的动力，因此，只需升降调及正工件功能。

62、但当要求机床有螺纹时加工、准停和恒线速位置控制要求，因此，要求其输出功率大，具有恒功率段及恒功率段，有准停控制，转动与进给联动。

63.随着交流技术和大功率晶体管技术的进展，现在交流异步伺服系统交流异步伺服通过在异步电动机的定子中产生幅值、频率可变的正弦电流，产生交流异步伺服系统，从而实现

66、其中，正弦电流的宽度值可配置为给定或可调的励磁电流与相应转子转矩的矢量；和；正弦电流的频率可配置为转子电流与转差之和，以实现矢量化控制。

67、交流异步服务器通常有模拟式、数字两种方式。

68、与模拟式相比，数字式服务器加速特性估计式直线，时间短，且且操作方便，是机床主轴采用驱动的主要形式。

69、然而交流异步伺服存在两个主要问题：一是转子发热，效率降低，力矩密度减小，体积增大；二是功率因数较低，因此，要获得较宽的恒功率调速范围，要求增大的光伏器容量。

70、 （二）交流同步伺服系统近期，随着高能低价永磁体的开发和性能的不断提高，使得采用为解决交流异步伺服存在的问题带来了希望。

71、与采用矢量控制的异步伺服相比，永磁同步电机转子温度低，结构连接位置精度高，要求的冷却条件不高，机床环境也可作恒力矩运行，特别适合强力切削加工。

73、同时对其力矩密度

74、较容易达到较高的调速比，同机床主轴具有多为机床进行最先进切削加工创造了。条件。

75、（三）电力变压器变压器是电动机与变压器变压器在一起的产物，变压器变压器的定子、底座直接安装在变压器组件的内部，电动机的底部即为变压器。的旋转部分，由于取消了齿轮传动的传动与电动机的连接。动态特性良好等优点，并可改善机床的动平衡，从理论上讲，电动机为一台高速电动机，其既可采用异步交流感应电动机，也可采用永磁同步电动机。

78、电压传动的驱动一般采用矢量控制的变频技术，通常内置一个脉冲编码器，来实现厢位及与进控制给的准确

79、由于电枢的工作高度极高，由此、动平衡、润滑等提出了特殊的要求。

80、在应用中必须解决难题，才能确保电枢高速运转和精密加工。

81、五、结论作为数控机床的重要功能部件，伺服系统的特性一直是影响系统加工性能的重要指标。

82、围绕伺服系统动态特多种伺服驱动技术。着眼于超高速切削、超精密加工、网络制造等先进制造技术的发展，电主轴等将成为数控机床行业的关注热点，并成为伺服系统的发展方向。

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