• /  24
  • 下載費用: 19.90積分  

伺服的基礎知識及簡單應用.ppt

'伺服的基礎知識及簡單應用.ppt'
第一章 什么是伺服1.1伺服的作用位置控制速度控制轉矩控制可正確地移動到指定位置,或停止在指定位置。 位置精度有的已可達到微米(μm:千分之一毫米)以內,還能進行頻繁的起動、停止。目標速度變化時,也可快速響應。 即使負載變化,也可最大限度地縮小與目標速度的差異。能實現在寬廣的速度范圍內連續運行。即使負載變化,也可根據指定轉矩正確運行。 ※轉矩是使轉軸旋轉的“力”。 未了實現既靈敏又高精度的動作,始終確認自己的動作狀態,避免與指令發生偏差而不斷進行反饋(feed back),這就是伺服機構的特點。如何進行控制以縮小指令信號與反饋信號之差至關重要。JIS中“伺服機構”的定義: “以物體的位置、方位、姿勢等作為控制量,為跟蹤目標的任何變化而構建的控制系統”伺服機構大致由下列各部分組成。指令部發出動作的指令信號??刂撇渴闺姍C等按照指令運行。驅動,檢測部驅動控制對象,對其運行狀態進行檢測。 實際的機構雖然也有液壓式和氣壓式的,但最近廣泛使用維護性能優良的電氣式伺服機構。 電氣式伺服機構中尤其與FA相關的精密控制中,經常使用AC伺服系統。而且,伺服電機常帶有可檢測旋轉角度、速度和方向的編碼器,它可將檢測信息反饋給伺服放大器(控制部)。指令部 1控制部 2驅動,檢測部 3控制器 伺服放大器 伺服電機 指令信號 供給電能 第一章 什么是伺服1.1.1 伺服的作用普通的伺服電機有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FA相關的伺服電機,尤其是需求量大的中、小容量,由于下列原因通常說到伺服一般都是指SM型AC伺服電機。第一章 什么是伺服1.1.2 伺服電機的種類無需維護DC伺服電機的整流電刷需要進行維護、檢查。 環境性能因DC伺服電機會產生電刷粉末,故不能用于有潔凈要求的環境。 停電時的發電制動 IM型AC伺服電機由于沒有永久磁鐵,停電時不能發電制動。 第一章 什么是伺服1.1.2 伺服電機的種類種類結構特點優點缺點SM(同步)型AC伺服電機 無需維護。環境適應能力強??奢敵龃筠D矩。停電時可進行發電制動。小型、輕量。 功率變化率大。伺服放大器比DC電機用的略微復雜。 電機與伺服放大器必須一對一使用。 永久磁鐵的磁力可能會逐漸減弱。IM(感應)型AC伺服電機無需維護。環境適應能力強??奢敵龈咚?、大轉矩。大容量機型效率高。小容量機型的低效率伺服放大器比DC電機用的略微復雜。 停電時不能發電制動。 特性隨溫度而波動。 DC伺服電機 伺服放大器結構簡單。停電時可進行發電制動。小容量機型價格低必須對整流子部位進行維護和定期檢查。 因DC伺服電機會產生電刷粉末,故不能用于有潔凈要求的環境。 因電刷的緣故,不適于高速、大轉矩用途。 永久磁鐵的磁力可能會逐漸減弱。<增量編碼器與絕對編碼器>最新的伺服電機多采用停電后無需進行原點復歸的絕對編碼器。絕對編碼器中有檢測電機旋轉1圈內所處位置的絕對位置檢測部和計算旋轉了幾圈的多圈檢測部。為了防止多圈檢測數據在停電時丟失,由電池維持數據。 下圖為光學式編碼器的原理說明。最近,各公司已對分辨率極高(也有超過100萬[脈沖/轉])的編碼器實現了產品化。通常,光學式編碼器用于追求小型化或高分辨率等特性的應用領域,在特別追求耐環境性能(耐污染性能強等)的應用領域,有時也使用磁力式編碼器。第一章 什么是伺服1.1.3 編碼器的種類項目增量編碼器(Incremental Encoder) 絕對編碼器(Absolute Encoder)輸出內容 輸出相對值。針對旋轉角的變化量輸出脈沖。輸出絕對值。輸出旋轉角度的絕對值。 停止時的應對接通電源時需要原點復歸動作。 接通電源時無需原點復歸動作。價格結構較簡單,價格低。 結構較復雜,價格高。 結構補充說明該裝置的旋轉圓盤上設有很多光學槽,使發光二極管的光通過固定槽,再利用光電二極管檢測該光束,并將槽的位置轉換為電信號。 在電機軸上安裝絕對編碼器,即可隨時檢測電機軸的固定位置。由于不需要脈沖計數,故接通電源時無需原點復歸動作。由于具有通用性,伺服機構的應用領域非常廣泛。譬如,計算機的DVD驅動器、HD驅動器、復印機的送紙機構、數碼攝像機的錄像帶傳送機構等,從與生活密切相關的領域到飛機的控制機構、天文望遠鏡的驅動機構等,更不用說工業領域,伺服無處不在。下面以FA領域為對象,列舉部分AC伺服的應用示例。 80年代出現的AC伺服通過在數控(NC)和機器人領域中的應用實績,脫穎而出一舉成為FA相關的變速驅動器的主角。到了90年代,由于逐漸從液壓式過渡到電動式擴大了市場范圍,AC伺服的應用領域更加廣泛了。最近,隨著移動通信等信息技術(IT)的進步,與半導體制造、電子零件組裝、液晶產品等相關領域的實際應用取得了飛躍性的增長。搬運設備卷材設備 食品設備半導體設備注塑成型機設備 電子零件組裝設備第一章 什么是伺服1.2 伺服的應用示例 在工業高度發達、自動化不斷進步的今天,搬運設備已成為許多領域不可或缺的項目。第一章 什么是伺服1.2 .1 搬運控制 搬運機(垂直)自動倉庫?分揀系統由于導入了伺服機構,可提高機械速度、從而提高生產效率。 可在指定位置正確停止。采用帶電磁制動器的伺服電機,可防止停電時貨物下降自動倉庫·分揀系統 在自動倉庫中,分揀部和行走部已越來越多地采用AC伺服電機,以滿足高速化需求。由于采用了AC伺服電機,可實現高速運行以及平穩的加速、減速。 與SCM(供應鏈管理)相結合的自動倉庫·分揀系統從原料采購到商品發送等各個環節,可大幅提高物流庫存管理的效率。 處理紙、薄膜等超長材料(卷材)的設備,也稱為卷筒。大致可分為開卷、加工和卷繞。加工處理隨應用領域(縱向剪切機、層壓機、印刷)而異,但整個機構基本相同。常規機構圖 :第一章 什么是伺服1.2.2 卷材設備 縱向剪切機層壓機縱向剪切機是將經過加工部處理的卷材在最終工序卷繞部進行裁切的機械??刂茝埩Φ耐瑫r,用裁切器正確地裁切是關鍵。層壓機是使多張薄膜重疊在一起的設備??刂茝埩Φ耐瑫r,正確調整壓力使之均勻疊合是關鍵。 隨著對食品處理要求的不斷提高,高品質且安全的食品加工的需求越來越迫切。在這樣的形勢下,伺服機構在食品加工領域的應用不斷取得進展。第一章 什么是伺服1.2.3 食品設備 灌裝機流水線包裝機流水線灌裝流水線  將不同產品、不同容量的液體高速灌入各種形狀的瓶子??梢愿鶕孔拥男螤?,控制灌入速度,將液體灌入到指定量而不起泡。用薄膜衛生且正確地包裝食品時,也用到伺服機構。使用卷筒形狀的薄膜,根據各種食品的大小進行包裝后,切割成正確的尺寸并分離薄膜是技術的關鍵。半導體制造工藝屬于亞微米級的精細加工。因此,需要精密的加工精度和潔凈的環境。為了達到上述要求,廣泛采用伺服系統。半導體技術日新月異,對于伺服技術的要求也越來越高。 第一章 什么是伺服1.2.4 半導體設備 旋轉臺清洗晶片晶片探針制作半導體回路時,要用到“照相原理”。將感光劑(抗蝕液)涂在半導體晶片上的工序就是旋轉臺。其原理是使抗蝕液滴下并利用離心力使液體薄薄地。省略部分。發出的脈沖信號或伺服電機的電流進行檢測,將結果反饋至伺服放大器,并根據這個結果按照指令來控制機械。該反饋有以下3種環。 位置環根據編碼器脈沖生成的位置反饋信號,進行位置控制的環。速度環根據編碼器脈沖生成的速度反饋信號,進行速度控制的環。 電流環檢測伺服放大器的電流,根據生成的電流反饋信號,進行轉矩控制的環。 各環都朝著使指令信號與反饋信號之差為零的目標進行控制。 各環的響應速度按下述順序漸高 (位置環)<(速度環)<(電流環) 位置控制模式 位置環、速度環、電流環 速度控制模式 速度環、電流環 轉矩控制模式電流環(但是,空載狀態下必須限制速度)??刂颇J?使用的環 (a) 定位控制的目標 FA設備中的“定位”是指工件或工具(鉆頭、銑刀)等以合適的速度向著目標位置移動,并高精度地停止在目標位置。這樣的控制稱為“定位控制”??梢哉f伺服系統主要用來實現這種“定位控制”的目的。第一章 什么是伺服1.3.2 位置控制模式 定位控制的要求是“始終正確地監視電機的旋轉狀態”,為了達到此目的而使用檢測伺服電機旋轉狀態的編碼器。而且,為了使其具有迅速跟蹤指令的能力,伺服電機選用體現電機動力性能的起動轉矩大而電機本身慣性小的專用電機。 (b) 定位控制基本特點 伺服系統的定位控制基本特點如下所述。 機械的移動量與指令脈沖的總數成正比。 機械的速度與指令脈沖串的速度(脈沖頻率)成正比。 最終在±1個脈沖的范圍內定位即完成,此后只要不改變位置指令,則始終保持在該位置。(伺服鎖定功能) 第一章 什么是伺服1.3.2 位置控制模式 因此,伺服系統中的位置精度由以下各項決定。 伺服電機每轉1圈機械的移動量 伺服電機每轉1圈編碼器輸出的脈沖數 機械系統中的間隙(松動)等誤差 伺服系統的速度控制特點:可實現“精細、速度范圍寬、速度波動小”的運行。(a) 軟起動、軟停止功能 第一章 什么是伺服1.3.3 速度控制模式 可調整加減速運動中的加速度(速度變化率),避免加速、減速時的沖擊。(b) 速度控制范圍寬 可進行從微速到高速的寬范圍的速度控制。(1:1000~5000左右)速度控制范圍內為恒轉矩特性。 (c) 速度變化率小 即使負載有變化,也可進行小速度波動的運行。 轉矩控制就是通過控制伺服電機的電流,以達到輸出目標轉矩的控制。<以收卷控制為例>第一章 什么是伺服1.3.4 轉矩控制模式 進行恒定的張力控制時,由于負載轉矩會因收卷滾筒半徑的增大而增加,因此,需據此對伺服電機的輸出轉矩進行控制。卷繞過程中材料斷裂時,將因負載變輕而高速旋轉,因此,必須設定速度限制值。 (通用)變頻器與(通用)伺服在使用目的、功能方面存在本質上的差異。選擇哪一個取決于運行模式、負載條件、價格等因素。 第二章 變頻器與伺服有什么區別? 2.1 用途、規格的區別 比較項目 (通用)變頻器 (通用)變伺服控制用途 控制對象為比較緩和的穩定狀態。 要求進行過渡性的高速、高精度控制的用途??刂乒δ芑旧弦运俣瓤刂颇J綖閷ο?。 適用于位置控制、速度控制和轉矩控制的各種模式。 使用電機 使用通用(感應)電機。 基本上根據與伺服放大器的關系有專用的固定的幾種類型。 多臺電機的運行 1臺變頻器可驅動多臺電機。 原則上1臺伺服放大器驅動1臺電機。 價格(比較)低。 (比較)高。 響應性能(越高越好) 低。30rad/s以下。 高。200~1500rad/s左右。停止精度 最高可達100μm左右。 最高可達1μm左右。 起動/停止頻率(可起動/停止的次數 ) 20次/分鐘以下。 20~600次/分鐘左右。 速度變化率 大。由于沒有速度反饋,會受到負載變化等的影響。 小。由于有速度反饋,可排除負載變化等的影響。 連續運行范圍(100%負載下連續運行) 小。1:10左右。 大。1:5000左右。 最大轉矩(額定轉矩比) 150%左右。 300%左右。 輸出功率 100W~300KW左右。 10W~60KW左右。 大致分為進行電力變換的主回路和指示如何進行變換的控制回路。 第二章 變頻器與伺服有什么區別? 2.2 基本構成的比較 主回路變頻器與伺服的構成基本相同。 兩者的區別在于伺服中增加了稱為動態制動器的部件。停止時該部件能吸收伺服電機積蓄的慣性能量,對伺服電機進行制動。發出動作的指令信號??刂苹芈放c變頻器相比,伺服的構成相當復雜。為了實現伺服機構,需要復雜的反饋、控制模式切換、限制(電流/速度/轉矩)等功能。 (1) 變頻器的基本構成 各部分的作用如下?!?整流器部 將工頻電源從交流轉換為直流?!?平滑回路部 使直流中的波動成分變得平滑?!?逆變器部 將直流轉換為頻率可調的交流?!?制御回路部 主要控制逆變器部。 (2)伺服的各基本構成部分作用如下。 第二章 變頻器與伺服有什么區別? 2.2 基本構成的比較 整流器部 將工頻電源從交流轉換為直流。(與變頻器相同)平滑回路部 使直流中的波動成分變得平滑。(與變頻器相同) 逆變器部 將直流轉換為頻率可調的交流。與變頻器的區別在于伺服中增加了稱 為動態制動器的部件。 控制回路部 主要控制逆變器部。與變頻器相比,伺服的構成相當復雜。因為伺服 機構需要反饋、控制模式切換、限制(電流/速度/轉矩)等功能。 基本上伺服的性能比變頻器優越。因此,由變頻器變更為伺服時,一般不會產生運行方面的問題。但是,必須考慮下列幾點。 第二章 變頻器與伺服有什么區別? 2.3 由變頻器變更為伺服 機械側的剛性伺服的最大轉矩大約是變頻器的2倍。因此,如果機械結構比較脆弱,加、減速時可能會產生振動(振蕩現象)。此時,須采取加固機械結構、減小伺服系統的增益(控制靈敏度)等措施。三菱電機的某些伺服產品在伺服放大器控制環路中內置了濾波器功能,在機械容易振動的頻率(共振頻率)附近能自動調小伺服系統的增益,使設備具有抑制振動的功能 (2) 換算到電機軸的負載慣性大?。☉T性)與變頻器相比,伺服對于負載慣性的大小很敏感?! ∠鄬τ陔姍C本身的轉動慣量,如果負載的轉動慣量過大,則電機軸會被負載拖著旋轉,從而導致控制不穩定。因此,根據機械負載選擇合適的伺服容量至關重要。   以穩定性為目標,相對于電機本身的轉動慣量,希望負載轉動慣量(換算到電機軸)的倍數小于該電機的“推薦負載轉動慣量比”。 第二章 變頻器與伺服有什么區別? 2.3 由變頻器變更為伺服 (3) 電機軸的振動   安裝電機的部位發生機械性振動時,會給電機的轉軸帶來影響。   尤其對內置編碼器的伺服電機,有時必須采取降低振動的措施。 (4) 減速機構的打滑    有V形帶減速機構的系統,為了使皮帶傳動部分不打滑,必須采取一些措施,如同步帶等。 OVER
關 鍵 詞:
伺服 簡單 基礎 知識 應用
 天天文庫所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:伺服的基礎知識及簡單應用.ppt
鏈接地址: http://www.094347.live/p-55627657.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服點擊這里,給天天文庫發消息,QQ:1290478887 - 聯系我們

本站為“文檔C2C交易模式”,即用戶上傳的文檔直接賣給(下載)用戶,本站只是中間服務平臺,本站所有文檔下載所得的收益歸上傳人(含作者)所有【成交的100%(原創)】。本站是網絡服務平臺方,若您的權利被侵害,侵權客服QQ:1290478887 歡迎舉報。

[email protected] 2017-2027 http://www.094347.live 網站版權所有

粵ICP備19057495號 

收起
展開
有没有苹果软件赚钱的 湖北十一选五实时开奖公告 湖南快乐十分总动员玩法 股票配资网推荐上上盈 湖北快3走势图基本图 快乐12必中5码的方法 安徽快三手机版 南京最好的配资公司 辽宁十一选五遗漏表 盈操盘 江西省快3开奖结果走势图