数字化交流伺服系统优点:降低控制器硬件成本
交流伺服系统的应用现代交流伺服系统最早应用于航空航天和军事领域,如火炮和雷达控制。数字交流伺服系统有什么优点?与模拟伺服控制器相比,数字伺服控制器具有以下优点:(1)可以明显降低控制器的硬件成本,交流伺服系统已经成为当代高性能伺服系统的主要发展方向,这使得原有的DC伺服面临被淘汰的危机,伺服系统由控制器、动力驱动装置和电机组成。
交流伺服电机的工作原理伺服电机内部的转子是一块永磁体。驱动器控制的U/V/W三相电形成一个电磁场,转子在这个磁场的作用下旋转。同时,电机的编码器将信号反馈给驱动器,驱动器将反馈值与目标值进行比较,调整转子的旋转角度。伺服电机的精度取决于编码器的精度(线数)。答:伺服电机又称执行电机,在自动控制系统中作为执行元件,将接收到的电信号转换成角位移或角速度输出在电机轴上。
DC伺服是梯形波。但是DC伺服更简单,更便宜。永磁交流伺服电机自20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和交流变速驱动技术的发展,永磁交流伺服驱动技术取得了突出的进步,各国著名电气厂商相继推出了各自的交流伺服电机和伺服驱动器系列产品并不断改进和更新。交流伺服系统已经成为当代高性能伺服系统的主要发展方向,这使得原有的DC伺服面临被淘汰的危机。
伺服系统工作原理伺服机构是使输出的被控量如物体的位置、方位、状态等跟随输入目标(或给定值)任意变化的自动控制系统。伺服定位主要靠脉冲,基本可以理解为:伺服电机接收到一个脉冲,就会旋转该脉冲对应的角度,从而实现位移。因为伺服电机本身具有发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度就会发出相应数量的脉冲,与伺服电机接收到的脉冲相呼应,或者叫做闭环。这样,系统就会知道有多少脉冲被发送到伺服电机,同时又有多少脉冲被接收回来。这样就可以非常精确的控制电机的旋转,从而实现精确定位,可以达到0.001 mm。
数字伺服控制器与模拟伺服控制器相比,具有以下优点:(1)可以明显降低控制器的硬件成本。速度更快、功能更新的新一代微处理器不断涌现,硬件成本会变得非常便宜。体积小、重量轻、能耗低是它们的共同优势。(2)可以显著提高控制的可靠性。集成电路和大规模集成电路的平均无故障时间(MTBF)比分立电子电路长得多。(3)数字电路温漂小,不受参数影响,稳定性好。
电路集成过程中采用了一些屏蔽措施,可以避免电力电子电路中瞬态电流和电压过大造成的电磁干扰,所以可靠性比较高。(5)微处理器的数字控制大大增强了信息的双向传输能力,易于与上位系统结合,控制参数可随时改变。(6)可以设计适用于多种电力电子系统的统一硬件电路,其中软件可以模块化组装,形成适用于各种应用对象的控制算法;以满足不同的目的。
伺服系统由控制器、动力驱动装置和电机组成。首先,控制器根据数控系统给定值与反馈装置检测到的实际运行值之间的差值来调整控制量。第二,动力驱动装置是系统的主回路。一方面,它根据控制量将电网中的电能作用在电机上,调节电机的转矩。另一方面,它根据电机的要求,将恒压恒频的电网电源转换成电机所需的交流电或DC。第三,电机根据电源驱动机械运转。
类似于变频器的控制算法,只不过是控制同步电机。伺服电机1的原理。交流伺服电机的定子结构与电容分相单相异步电机的定子结构基本相似。定子上有两个绕组,一个是励磁绕组Rf,始终接交流电压Uf;另一个是控制绕组L,它与控制信号电压Uc相连。因此,交流伺服电机也称为双伺服电机。交流伺服电机的转子通常采用鼠笼式,但为了使伺服电机具有更宽的速度范围、线性的机械特性、无“自转”现象和快速的响应性能,相对于普通电机应具有转子电阻大、转动惯量小两个特点。
现代交流伺服系统最早应用于航空航天和军事领域,如火炮和雷达控制。逐步进入工业和民用领域。工业应用主要包括高精度数控机床、机器人和其他广义的数控机械,如纺织机械、印刷机械、包装机械、医疗设备、半导体设备、邮政机械、冶金机械、汽车生产线以及各种专用设备。其中,伺服消耗量最大的行业是机床、食品包装、纺织、电子半导体、塑料、印刷和橡胶机械,合计超过75%。
在主轴驱动中用高速永磁交流伺服代替异步变频驱动来提高效率和速度也成为热点。自20世纪90年代以来,欧洲、美国和日本一直在争先恐后地开发和应用新一代高速数控机床,高速电主轴单元的转速为30,000 rpm ~ rpm,工作台的进给速度在1μm的分辨率下达到100m/min,甚至超过200m/min,在0.1 μ s的分辨率下超过24m/min.。