交流伺服基础知识

1、交流伺服基础知识培训讲解：张家春奥冠科技&智高电子一、伺服分类一、直流伺服一、直流伺服类似与直流电机，需要电刷换向，惯量小，停电时可做抱闸，类似与直流电机，需要电刷换向，惯量小，停电时可做抱闸，低速转矩大，价格低。低速转矩大，价格低。二、交流异步伺服二、交流异步伺服 转子速度和定子旋转磁场的速度不一样，并且转子速度落后于转子速度和定子旋转磁场的速度不一样，并且转子速度落后于定子旋转磁场的定子旋转磁场的速度，存在转差率速度，存在转差率 , ,易生产，成本低，功率大，易生产，成本低，功率大，但大功率的特性不如直流电机。但大功率的特性不如直流电机。三、交流伺服（同步）三、交流伺服（同步） 主要优点有

2、：主要优点有： 不需要电刷和换向器，因此工作可靠，对维护不需要电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。和保养要求低。 定子绕组散热比较方便。定子绕组散热比较方便。 惯量小，易于提惯量小，易于提高系统的快速性。高系统的快速性。 适应于高速大力矩工作态。同功率下有适应于高速大力矩工作态。同功率下有较小的体积和重量。较小的体积和重量。二、控制原理结构图电流环：电流反馈系统，霍尔元件检测反馈电流信号进行PID整定。最内环。速度环：速度反馈系统，编码器检测控制器计算速度，进行速度PID整定。内环。位置环：位置反馈系统，编码器检测反馈位置，进行位置PID调节。外环。三、常见类型概念区别 速度响应频

3、宽指标：可以理解为速度的跟踪响应特性，频宽越大，速度跟踪响应能力越强，他决定了伺服的动态响应能力。 编码器精度高低：位数高可以实现更高精度控制，马达噪音更低，速度控制更平稳、低速特性更好。标准基本为2500线，17位，20位，对应分辨率分别为10000脉冲/圈，16万脉冲/圈，128万脉冲/圈。 伺服脉冲输入形式：1.AB相脉冲；2.正转脉冲列和反转脉冲列；3.脉冲列+方向高速脉冲口必须为差动信号（5V）输入； 伺服脉冲输出形式：AB相差动输出，如PLC需要采集，需考虑PLC高速计算口的对应。 零漂：在速度模式或扭力模式下采用模拟量给定，在命令为0速时马达会微微正转或反转，称之为零漂，所有模拟

4、量控制都会产生零漂，零漂是非常难校准的，可以通过调整，可以通过参数调整偏移量消除一部分。常见类型概念区别 增益：增益是在电流环、速度环、位置换控制中PID调节时会影响马达响应性能的指标，增益越大，刚性越大，即跟随性能会更好，但是增益过大容易产生机台共振。 共振抑制低通滤波由于机台设计结构问题导致马达在某一速度段（频段）与设备产生共振，这时可以通过低通滤波处理，他的作用是将命令进行平滑处理。 刹车与抱闸：伺服马达带刹车通常是指马达本身带有刹车片，在瞬间断电情况下通过电子控制实现机械抱闸，防止马达轴自由转动。主要用在直立轴上，防止掉电自由下落、打刀或者撞车。一些客户会误以为这个刹车可以用用来类似变

5、频器这样减速制动，这是错误的。减速制动与变频器一样需要采用电阻制动。 电子齿轮比：电子齿轮比是用来匹配电机脉冲数与机械最小移动量，上位机发送过来的脉冲命令需要转化为机械上运动的实际需求位移或角度，上位机的脉冲能力不一定完全匹配，因此需要用电子齿轮比来放大或者缩小数值来匹配。可以简单理解为电子减速箱。可在线修改。常见类型概念区别 速度限制：在扭力模式下工作时，当电机启动一直追踪扭力目标值，速度也会不停上升，在某些特定场合要求限制住速度不得高于某一个值，防止飞车或其他损伤，这叫速度限制；这种模式下不管是扭力还是速度，任意一个到达后就不会再增加速度。 扭力限制：在速度模式下工作时，当电机启动一直追踪

6、速度目标值，扭力也会不停上升，在某些特定场合要求限制住扭力不得高于某一个值，防止拉断物体或其他损伤，这叫扭力限制；这种模式下不管是速度还是扭力，任意一个到达后就不会再增加速度。 负载惯量比负载惯量比：是指的实际负载/马达转子惯量的比值。惯量比的大小决定伺服的响应性能，原则上不超过3为最佳状态。 Servo On：伺服on信号是作为伺服启动允许命令的，伺服在正常状态下，必须接收到该信号，才允许启动，也可以通过端子内部短接，上电后改点自动闭合该信号。四、常见控制模式运用一、控制模式：1.位置控制模式。位置模式是指，伺服按照命令进行定位，伺服根据脉冲的数量进行定位，根据脉冲的频率对应的速度进行定位。

7、位置模式还有内部位置模式，是根据设置在伺服内部寄存器的数值来定位，这些数值相当于外部给的脉冲命令，只需要用I/O来触发就可以实现定位。可以通过通讯修改。2.速度控制模式。速度模式是指，伺服按照外部脉冲频率或者模拟量命令对应的速度转动，0-10V或者4-20mA来对应0-3000（2000，1500；中、低惯量）之间相应的速度，伺服更具对应速度转动。速度模式还有内部速度模式，是根据设置在伺服内部寄存器的数值来按对应转速运转，这些数值相当于外部给的脉冲频率或者模拟量命令，只需要用I/O来触发就可以实现按速度运转。这些内部数值可以通过通讯来修改。3.扭矩控制模式转矩模式是指，伺服按照模拟量命令对应的

8、额定扭力百分比，0-10V或者4-20mA来对应0-额定扭力xxNM，伺服更具对应转矩输出。五、伺服与普通电机替换举例功率=扭力*转速/9550电机扭力计算电机扭力计算1.5KW普通马达与1.5KW伺服马达扭力区别：普通马达扭力：t=1.5*9550/1500=9.55N.M伺服马达扭力：t=1.5*9550/2000=7.16N.M扭力可以简单计算，但是惯量不能等同。转矩惯量角加速度转子惯量是由各家马达设计的机械和电器特性决定的，固有的。功率单位：KW；扭力单位：N.M;转速单位：转/min六、伺服选型注意事项1、客户所需连续扭力伺服额定扭力。2、精确定位控制时，负载惯量比3；普通定位时，负

9、载惯量比10；做速度控制时,负载惯量比20；2传动方式：滚轮（了解半径）、丝杆（了解螺距）3减速比：当有减速比为1：R是，马达的速度会被降低R被，但是经过减速后力可以增大R倍，可以承受的负载惯量可以放大到R*2（R的平方倍）。4运行工况：定位机构时：定位效率每分钟定位几次，每次定位要跑多少距离，需要多少转速跑这距离；是否有摩擦力，或者是垂直平台了解平台重量。旋转机构时：每分钟需要多少转，加减速时间可以允许多少，允许的速度误差。伺服选型注意事项5、扭力与惯量匹配问题。移动平台：采用丝杆和齿条传动的情况首先要考虑扭力是否匹配；采用皮带传动的情况首先考虑惯量比。旋转机构：优先考虑惯量比匹配。凡是要做

10、快速定位场合,惯量比都非常重要。转动是要求平稳性高的场合，惯量比非常重要。凡是平面移动，有摩擦力的场合，以及垂直移动有重力左右的场合都要优先考虑扭力匹配。6、是否带减速机、油污环境。GS的马达因为油封圈会凸出来，因此订减速机的时候要特别提醒客户减速机要落台，否则只能用其他型号马达，后者换其他牌子减速机。7、恶劣环境。凡是有油污和水汽、潮湿环境需选配GS或者RS带油封的马达。七、需要关注的参数 额定扭力 马达转子惯量 额定转速 减速比 负载惯量 负载重量 负载惯量比，平均扭矩，峰值扭矩。 控制模式 脉冲指令输入脉冲数 脉冲反馈脉冲数 电机转速选型需注意调试监控应注意八、运用注意事项 1、避免频繁

11、电源ON/OFF，造成电容冲击。 2、伺服驱动器与马达必须一一匹配，不可以使用大驱动带其他不匹配马达，比如1KW驱动带400W电机等。 3、A2，A2-L可以直接带B2的马达使用，但不能直接带AB，B的马达。 4、编码器线必须保持单端接地，且不能反复折弯，如需高频次折弯，必须使用专用乃柔性电缆，且有拖链保护。 5、凡B2，A2使用时尽量使用高速脉冲口接受脉冲命令。 6、SEVERON信号应优先于脉冲、方向命令先给，后断开，以免时序错误导致飞车或其他问题产生。九、安装注意事项 1、在安装/拆卸耦合部件到伺服电机轴端时，不要用锤子直接敲打轴端和尾部。 2、驱动器使用温度必须低于50度，发热元件不得装于底部。温度上升1度，应降容5%使用。 3、信号线、编码器线使用多股双绞屏蔽线，控制线不超过3M，编码器线不超过为20M，超过长度，该线编码器电源线需加粗线径。 4、在安装一个刚性联轴器时要格外小心，特别是过度的弯曲负载可能导致轴端和轴承的损坏或磨损，最好用柔性联轴器。十、台达主要推广系列 推广：AB、B2、A2-L、A2。 EL、E-M凡环境不好（油污、水汽、粉尘）禁