直流伺服电机的控制与驱动_第1页
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直流伺服电机控制与驱动,机械工程,内容安排,1、直流伺服电机工作原理 2、直流伺服电机的驱动 3、直流伺服电机的选择,直流电机和直流伺服电机有什么区别： 伺服电机：有反馈的控制系统，它是直流供电，有编码器反馈速度和位置信号，有良好的动态性能。 直流电机：没有反馈信号，不能形成闭合回路。,直流伺服电机的特点 优点：具有较高的响应速度、精度和频率，优良 的控制特性等。便于调速，机械特性好。 缺点：但由于使用电刷和换向器，故寿命较低， 需要定期维修。转动惯量过大输出转矩过小，动 态特性差。,直流伺服电动机由线圈转子（也称电枢），能产生固定磁场的定子，电刷，换向器组成，其原理简图如图所示。,1、直流伺服电机工作原理,电刷,换向片,1、直流伺服电机工作原理,注意：换向片和电源固定联接，线圈无论怎样转动，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外。电刷压在换向片上。,由左手定则，通电线圈在磁场的作用下， 使线圈逆时针旋转。,换向器作用： 将外部直流电 转换成内部的 交流电，以保 持转矩方向不 变。,由右手定则，线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势，感应电动势的方向与电流的方向相反。,直流伺服电动机采用直流供电，为调节电动机转速和方向，需要对其直流电压的大小和方向进行控制。根据电工学原理，永磁式直流电机的转矩与流过电枢回路的电流强度成正比：,（1）,（2）,（3）,联立式子1、2、3求解可得： 这样我们通过控制加在电机上的电压来控制转速,（4）,2、直流伺服电机的控制与驱动,直流伺服电机是直流供电，为了调节电机转速和方向，需要对其直流电压的大小和方向进行控制。目前常用的驱动方式是PWM（pulse width modulation）脉冲宽度调制的英文缩写。它的含义是利用大功率晶体管的开关作用，使得加到电机上电压的时间（占空比）发生变化，从而控制电机电压的平均值来控制电机的转速。,此时电机只能在某一个方向调速，称为不可逆调速。当需要电机在正、反两个方向都能调速的时候，需要使用桥式降压电路,通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。,电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，设占空比为a= t1 /T，则 电机的平均速度为 Va = Vmax *a 其中Va指的是电机的平均速度，Vmax 指电机在通电时的最大速度， a= t1 /T是指占空比 . 由上面的公式可见，当我们改变占空比a时，就可以得到不同的电机平均速度Va，从而达到调速的目的。,选择依据是惯量匹配原则或者等效转矩来选择，只介绍第一种方法 惯量匹配原则 根据理论分
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