伺服驱动原理介绍实用教案

1、介绍(jisho) (jisho) 伺服驱动器原理(yunl)1埃斯顿伺服系列驱动、控制环节、驱动内部电路功能、典型控制方式(fngsh)介绍等2讨论一下伺服与步进、伺服与变频之间差异3第1页/共57页第一页，共58页。培训(pixn)(pixn)纲要4伺服系统概述(i sh)1235埃斯顿驱动器简介(jin ji)伺服扭矩、速度、位置控制方式电流环、速度环、位置环等环节主回路、动态制动、再生等6选型讨论第2页/共57页第二页，共58页。概述(i sh)(i sh)伺服伺服(Servo)(Servo)源自于拉丁语的源自于拉丁语的Servus(Servus(英语英语(yn y)(yn y)为为S

2、lave:Slave:奴隶奴隶) )奴隶的功用是忠实地遵从主人的命令从奴隶的功用是忠实地遵从主人的命令从事体力工作事体力工作, ,也就是也就是“依指令准确执行动依指令准确执行动作的驱动装置；能够高精度的灵敏动作作的驱动装置；能够高精度的灵敏动作表现，自我动作状态常时确认表现，自我动作状态常时确认”而具有这种功能装置就称为而具有这种功能装置就称为 伺服伺服系统系统产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第3页/共57页第三页，共58页。 伺服是一个闭环

3、系统，它是由电流环、速度环、位置环组成，位置环的输出作为(zuwi)速度环的给定速度环的输出又是电流环的给定。它本质(bnzh)上是一个跟随系统： 按接受的指令的速度运行 按接受的指令的位置定位 概述(i (i sh)sh)产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第4页/共57页第四页，共58页。驱动器和电机(dinj)EDBPC1PG总线(zn xin)EDC人机界面(rn j ji min)HMI运动控制器 PLCPLC控制(I/O)定位模块伺服

4、系统应用框图产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较PRONETPRONET模拟量信号模拟量信号脉冲串脉冲串第5页/共57页第五页，共58页。开环控制（OPEN LOOP）由控制器输出指令信号，用来驱动电机(dinj)按指令值位移并且停在所指定的位置。控制装置驱动器传动机构电机开环控制(kngzh)(kngzh)产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路

5、 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第6页/共57页第六页，共58页。半闭环控制（SEMI-CLOSE LOOP）将位置或速度传感器，安装于电机轴上以取得(qd)位置反馈信号及速度反馈信号。控制装置驱动器传动机构电机位置传感器半闭环控制产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第7页/共57页第七页，共58页。全闭环控制（FULL-CLOSE LOOP）利用光栅尺等位置传感器，直接将物体(wt)的位移量同步返回到控制系统。控制(kngzh)装

6、置驱动器传动(chundng)机构电机位置传感器（光栅尺）反馈信号全闭环控制产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第8页/共57页第八页，共58页。车床(chchung)(chchung)开、闭环控制产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较 按有无检测装置(zhungzh)，数控系统可以分为开环与闭环数控

7、系统，而按检测装置(zhungzh)的安装位置又可以分为闭环与半闭环数控系统。下面对几种数控系统分别进行分析与研究： 1 1 开环数控系统开环数控系统开环数控系统结构简单，没有检测和反馈装置，数控装置发出的指令信号开环数控系统结构简单，没有检测和反馈装置，数控装置发出的指令信号是单向的，所以不存在系统稳定性问题。因为无位置反馈装置，所以精度是单向的，所以不存在系统稳定性问题。因为无位置反馈装置，所以精度不高，其精度主要取决于伺服系统的性能。开环数控系统具有工作稳定，不高，其精度主要取决于伺服系统的性能。开环数控系统具有工作稳定，反应迅速，调试方便，维修简单，价格低廉等优点，在精度和速度要求不反

8、应迅速，调试方便，维修简单，价格低廉等优点，在精度和速度要求不高，驱动力矩不大的场合得到广泛应用。但是长期运行或启动及结束时易高，驱动力矩不大的场合得到广泛应用。但是长期运行或启动及结束时易产生产生(chnshng)(chnshng)丢步和超步的现象，很难提高加工精度。在我国，经济丢步和超步的现象，很难提高加工精度。在我国，经济型数控机床一般都采用开环数控系统。型数控机床一般都采用开环数控系统。 第9页/共57页第九页，共58页。产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再

9、生 产品比较产品比较2 2 半闭环数控系统半闭环数控系统(xtng)(xtng)半闭环数控系统半闭环数控系统(xtng)(xtng)的位置采样点是从驱动装置（常用伺服电机）的位置采样点是从驱动装置（常用伺服电机）或丝杠引出，通过采样旋转角度而不是采样运动部件的实际位置进行或丝杠引出，通过采样旋转角度而不是采样运动部件的实际位置进行检测。因此，由丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的误差难以消除。半检测。因此，由丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的误差难以消除。半闭环数控系统闭环数控系统(xtng)(xtng)闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可以获得稳定

10、的控制性能，而机械传动环节带来的误差可用误差因此可以获得稳定的控制性能，而机械传动环节带来的误差可用误差补偿的方法消除，因此仍可以获得比较满意的精度。这种系统补偿的方法消除，因此仍可以获得比较满意的精度。这种系统(xtng)(xtng)结构简单，测试方便，精度也较高，因而在现代数控机床中结构简单，测试方便，精度也较高，因而在现代数控机床中得到了广泛的应用。得到了广泛的应用。 3 3 闭环数控系统闭环数控系统(xtng)(xtng)由于机械传动装置的刚性、摩擦阻尼等非线性因素和传动间隙等都不由于机械传动装置的刚性、摩擦阻尼等非线性因素和传动间隙等都不包括在半闭环伺服系统包括在半闭环伺服系统(xt

11、ng)(xtng)环内，因而其大部分传动间隙，弹性环内，因而其大部分传动间隙，弹性变形，滚珠丝杠螺母的误差及滞后都对机床精度产生影响。为了解决变形，滚珠丝杠螺母的误差及滞后都对机床精度产生影响。为了解决这些问题，闭环数控系统这些问题，闭环数控系统(xtng)(xtng)应运而生。闭环数控系统应运而生。闭环数控系统(xtng)(xtng)的位置采样点如图的位置采样点如图1 1所示，是从机床运动部件上直接引出，通过采样所示，是从机床运动部件上直接引出，通过采样运动部件的实际位置进行检测，可以消除整个放大和传动环节的误差、运动部件的实际位置进行检测，可以消除整个放大和传动环节的误差、间隙和失动，因而

12、具有很高的位置控制精度。但是由于位置环内的许间隙和失动，因而具有很高的位置控制精度。但是由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，故很容易造多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统成系统(xtng)(xtng)的不稳定，使闭环数控系统的不稳定，使闭环数控系统(xtng)(xtng)的设计、安装和的设计、安装和调试都相当困难。闭环数控系统调试都相当困难。闭环数控系统(xtng)(xtng)主要应用于精度要求很高的主要应用于精度要求很高的精镗床、超精车床、超精磨床等。精镗床、超精车床、超精磨床等。 车床(chchung)(chchung)开、闭环控

13、制第10页/共57页第十页，共58页。产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较4 4、双闭环数控系统、双闭环数控系统双闭环数控系统是半闭环和闭环控制相结合的产物，不仅具有高精度的位双闭环数控系统是半闭环和闭环控制相结合的产物，不仅具有高精度的位置控制功能，而且还具有极高的稳定性和易调试性，其系统组成如图置控制功能，而且还具有极高的稳定性和易调试性，其系统组成如图2 2所所示。该系统的特点是，整个系统由内外两个位置环组成，其中内部闭环为示。该系统的特点

14、是，整个系统由内外两个位置环组成，其中内部闭环为转角位置闭环，其检测转角位置闭环，其检测(jin c)(jin c)元件为装于电机轴上的光电编码盘，驱元件为装于电机轴上的光电编码盘，驱动装置为交流伺服系统，由此构成一以电机转角动装置为交流伺服系统，由此构成一以电机转角oo为输出，指令转角为输出，指令转角ii为输入的角度随动系统。外部位置闭环采用光栅、感应同步器等线位移检为输入的角度随动系统。外部位置闭环采用光栅、感应同步器等线位移检测测(jin c)(jin c)元件直接获得机床工作台的位移信息，并以内环的转角随动元件直接获得机床工作台的位移信息，并以内环的转角随动系统为驱动装置驱动工作台运动

15、。该数控系统即有较好的稳定性，又可达系统为驱动装置驱动工作台运动。该数控系统即有较好的稳定性，又可达到很高的控制精度，具有广泛的适用范围。到很高的控制精度，具有广泛的适用范围。车床(chchung)(chchung)开、闭环控制第11页/共57页第十一页，共58页。功率(gngl)(Kw) 0.2 0.75 1 3 5 15 PRONETPRONET功能EDC EDB (EDB (停产停产) )产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第12页/共57

16、页第十二页，共58页。速度控制速度控制位置控制位置控制扭矩控制扭矩控制控制(kngzh)(kngzh)模式根据不同的控制系统之需求，在驱动器中有三种(sn zhn)控制模式可供选择。产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第13页/共57页第十三页，共58页。控制(kngzh)模式设定依照不同的控制(kngzh)器来设定控制(kngzh)方式速度控制速度控制位置控制位置控制扭矩控制扭矩控制位置指令输入方式位置指令输入方式CW/CCWA/B Phase

17、Pulse/Dir控制(kngzh)(kngzh)模式产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第14页/共57页第十四页，共58页。扭矩指令输入扭矩指令输入(shr)范围范围0 10V【正电压【正电压(diny)CCW扭矩】扭矩】0 额定扭矩额定扭矩扭矩控制扭矩控制(kngzh)(kngzh)依据输入电压的大小、达到控制电机输出扭矩的目的。控制模式产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制

18、模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第15页/共57页第十五页，共58页。速度速度(sd)(sd)控制控制速度速度(sd)指令输入范围指令输入范围0 10V【正电压【正电压CCW回转】回转】0 额定额定( dng)转速转速依据输入电压的大小、达到控制电机输出转速的目的。控制模式产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第16页/共57页第十六页，共58页。依据输入的脉冲数目(shm)、达到控制电机定位的目的

19、。位置控制位置控制位置指令输入方式位置指令输入方式CCW/CW脉冲A/B相脉冲PulseDir控制(kngzh)(kngzh)模式产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第17页/共57页第十七页，共58页。位置控制位置控制CCW/CW脉冲 CCW CWPULS/PULSSIGN/SIGN控制(kngzh)(kngzh)模式产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节

20、主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第18页/共57页第十八页，共58页。位置控制位置控制 CCW CWPULS/PULSSIGN/SIGNA/B相脉冲控制(kngzh)(kngzh)模式产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第19页/共57页第十九页，共58页。位置控制位置控制 CCW CWPULS/PULSSIGN/SIGNPulseDir控制(kngzh)(kngzh)模式产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框

21、图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第20页/共57页第二十页，共58页。位置位置增益增益电机电机PGPG位置位置给定给定位置反馈位置反馈速度速度给定给定电流电流给定给定PWMPWM输出输出速度速度环环电流电流环环伺服控制(kngzh)(kngzh)环节框图产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第21页/共57页第二十一页，共58页。电流(dinl

22、i)(dinli)环产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第22页/共57页第二十二页，共58页。 伺服电机在驱动时由于负载的关系伺服电机在驱动时由于负载的关系而产生扭矩的缘故，使得流进电机的电而产生扭矩的缘故，使得流进电机的电流增大，一旦流进电机的电流过大时会流增大，一旦流进电机的电流过大时会造成电机烧毁的情形。为防止此一情形造成电机烧毁的情形。为防止此一情形发生发生(fshng)(fshng)，在电机的输出位置，在电机的输出位置加入电流感测装置

23、，当电机电流超过一加入电流感测装置，当电机电流超过一定电流时，切断伺服驱动器以保护电机定电流时，切断伺服驱动器以保护电机。 电流(dinli)(dinli)环产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第23页/共57页第二十三页，共58页。电流传感器电流传感器电流传感器电流传感器CT1和和CT2在在电流环中的作用就是感应电流环中的作用就是感应通过通过(tnggu)电机的电电机的电流，并且将它转换为一个流，并且将它转换为一个模拟电压信号。然后这个模拟电压

24、信号。然后这个模拟电压信号经过模拟电压信号经过PWM转换电路到转换电路到ASIC。在这。在这里只需要里只需要2个电流传感器个电流传感器，因为，因为CPU能够根据公式能够根据公式Iu+Iv+Iw=0计算出计算出W相的相的电流。电流。 电流(dinli)(dinli)环产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第24页/共57页第二十四页，共58页。功率晶体管功率晶体管在电流环中包括在电流环中包括6个功率晶体个功率晶体管。伺服驱动管。伺服驱动(q dn)器

25、中器中使用的是使用的是IPM智能功率模块智能功率模块，内置有，内置有6个个IGBT及其驱动及其驱动(q dn)电路，另外，还包电路，另外，还包括过流检测、过热检测。括过流检测、过热检测。电流(dinli)(dinli)环产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第25页/共57页第二十五页，共58页。CPUCPU比较电流指令比较电流指令和电流反馈，作为结和电流反馈，作为结果的波形送入放大器果的波形送入放大器，再经过，再经过PWM后将后将信号信号(xnh

26、o)送到送到功率晶体管。功率晶体管。电流(dinli)(dinli)环产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第26页/共57页第二十六页，共58页。PWMPWM（脉宽调制）是一种将（脉宽调制）是一种将模拟信号模拟信号(xnho)转换为数转换为数字信号字信号(xnho)的方法。在的方法。在模拟信号模拟信号(xnho)上加上一上加上一个载波频率，其大小依赖于功个载波频率，其大小依赖于功率模块的开关次数。每当模拟率模块的开关次数。每当模拟信号信号(xnh

27、o)与载频波形交与载频波形交叉时，叉时，PWM输出就发生一次输出就发生一次转换，一系列的转换就形成了转换，一系列的转换就形成了方波信号方波信号(xnho)，其表现，其表现为模拟信号为模拟信号(xnho)的平均的平均值，相当于该信号值，相当于该信号(xnho)的数字形态。的数字形态。电流(dinli)(dinli)环产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第27页/共57页第二十七页，共58页。功能功能(gngnng(gngnng) )图图速度(sd)

28、(sd)环产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较速度指速度指令增益令增益加减加减速速PIPI调调节节转矩指转矩指令滤波令滤波电流电流环环电机电机PGPG解码测解码测速电路速电路PGPG分分频电路频电路-转矩指转矩指令增益令增益转矩转矩限幅限幅参数限幅参数限幅PnPnPnPn外部限幅外部限幅模拟转矩模拟转矩模拟量限幅模拟量限幅转矩前馈转矩前馈+模拟速度模拟速度PAOPAO、PBOPBO、PCOPCO差分输出差分输出第28页/共57页第二十八页，共58

29、页。 此环节是用来检测电机(dinj)的旋转速度是否依照指令旋转，相对于控制装置所提供之指令，速度环控制电机(dinj)的旋转速度。速度(sd)(sd)环产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第29页/共57页第二十九页，共58页。P/PI控制控制(kngzh)速度(sd)(sd)环产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生

30、 产品比较产品比较第30页/共57页第三十页，共58页。功能功能(gngnng)(gngnng)图图电电流流环环电电机机P PG G速速度度环环P P调调节节位位置置指指令令一一次次滤滤波波电电子子齿齿轮轮位位置置指指令令位位置置前前馈馈前前馈馈滤滤波波到到位位信信号号速速度度偏偏置置P PG G分分频频电电路路P PA AO O、P PB BO O、P PC CO O差差分分输输出出-+位置(wi zhi)(wi zhi)环产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生

31、产品比较产品比较第31页/共57页第三十一页，共58页。 此环节(hunji)是用来检测由控制器所输出位置控制指令之后，伺服电机是否移动至指令位置。相对于位置指令值，当检测值过大或过小时，控制伺服电机移动其误差值的部份，达到定位之目的。位置(wi zhi)(wi zhi)环产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第32页/共57页第三十二页，共58页。脉冲指令脉冲指令 我们我们(w men)通过通过Pn004.2选择脉冲指令选择脉冲指令形态。形态。位

32、置(wi zhi)(wi zhi)环产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第33页/共57页第三十三页，共58页。平滑功能平滑功能平滑功能是对脉冲平滑功能是对脉冲(michng)指令进指令进行加速度行加速度/减速度处减速度处理，在以下几种情况理，在以下几种情况下使用：下使用：1）上位机无加速度）上位机无加速度/减速度功能减速度功能2）脉冲）脉冲(michng)指令频率太低指令频率太低3）电子齿轮比太高）电子齿轮比太高（超过（超过10/1）位置(wi

33、 zhi)(wi zhi)环产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第34页/共57页第三十四页，共58页。前馈功能前馈功能前馈功能缩短定位时前馈功能缩短定位时间。前馈将使实际运间。前馈将使实际运动轮廓逼近指令运动动轮廓逼近指令运动轮廓。通常前馈增益轮廓。通常前馈增益 Pn112用来设置前馈用来设置前馈数值，设的越高响应数值，设的越高响应越快，位置偏差越小越快，位置偏差越小。该值设置太高易引。该值设置太高易引起过冲和振荡起过冲和振荡(zhndng)。

34、Pn113前馈滤波：平前馈滤波：平缓位置前馈引起的机缓位置前馈引起的机械冲击，可以减小振械冲击，可以减小振动，设置太高会使前动，设置太高会使前馈量滞后较多。馈量滞后较多。位置(wi zhi)(wi zhi)环产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第35页/共57页第三十五页，共58页。主电容充电主电容充电在主电容充电中在主电容充电中，我们看到一个，我们看到一个继电器，继电器，RLY1。使用这个。使用这个(zh ge)继电器是出继电器是出于安全的目的

35、。于安全的目的。它保护这个它保护这个(zh ge)电路并且限电路并且限制上电时主电容制上电时主电容C1的充电电流的充电电流。主回路(hul)(hul)产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第36页/共57页第三十六页，共58页。P-NP-N电压电压(diny)(diny)在在DB1DB1上的上的P-NP-N电压电压(diny)(diny)是供电电是供电电压压(diny)(diny)的有效值，即右图中的有效值，即右图中P P点的点的电压电压(diny

36、)(diny)读数是读数是310V310V。V(RMS) = 220V V(RMS) = 220V * * 1.41 = 310V 1.41 = 310V主回路(hul)(hul)产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第37页/共57页第三十七页，共58页。动态制动的方法动态制动的方法(fngf)通过动态制动使电机通过动态制动使电机突然停止的方法突然停止的方法(fngf)有两种：有两种：1）通过短接电机）通过短接电机U、V、W相的绕组；相的绕组；2

37、）将转子能量消耗）将转子能量消耗到电阻上。到电阻上。动态(dngti)(dngti)制动产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第38页/共57页第三十八页，共58页。动态制动是如何发生的？动态制动是如何发生的？第一种情况：双继电器版本的伺服驱动第一种情况：双继电器版本的伺服驱动器的动态制动电路使用一个继电器造成器的动态制动电路使用一个继电器造成电机绕组短路，从而电机绕组短路，从而(cng r)使电机紧使电机紧急停机。当用在大功率伺服上时这种方急停机

38、。当用在大功率伺服上时这种方法不是很安全。法不是很安全。动态(dngti)(dngti)制动产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第39页/共57页第三十九页，共58页。动态制动是如何发生的？动态制动是如何发生的？第二种情况：第二种情况：1.5kW1.5kW以下的伺服驱动器以下的伺服驱动器的动态制动电路虽然是通过一个继电器的动态制动电路虽然是通过一个继电器动作的，但实际上是用一个动态制动电动作的，但实际上是用一个动态制动电阻消耗阻消耗(xioho)

39、(xioho)电机转子能量。这种电机转子能量。这种方法使电机有一个较长的减速时间和平方法使电机有一个较长的减速时间和平滑的停机。滑的停机。动态(dngti)(dngti)制动产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第40页/共57页第四十页，共58页。动态制动是如何发生的？动态制动是如何发生的？第三种情况：第三种情况：2kW2kW以上的伺服驱动器的动态以上的伺服驱动器的动态制动电路通过一个可控硅代替继电器动作，制动电路通过一个可控硅代替继电器动作，这

40、是与这是与1.5kW1.5kW以下的伺服驱动器唯一不同的以下的伺服驱动器唯一不同的地方。电机地方。电机(dinj)(dinj)转子能量也是消耗在动转子能量也是消耗在动态制动电阻上。这种方法也使电机态制动电阻上。这种方法也使电机(dinj)(dinj)平滑的减速。平滑的减速。动态(dngti)(dngti)制动产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第41页/共57页第四十一页，共58页。动态动态(dngti)(dngti)制动何时发生？制动何时发生？

41、Servo OffServo Off：动态：动态(dngti)(dngti)制动打开以保制动打开以保证安全。证安全。Servo OnServo On：动态：动态(dngti)(dngti)制动关闭。制动关闭。伺服驱动器进入伺服驱动器进入Servo OffServo Off状态，当：状态，当：1 1）S-ONS-ON输入信号关闭；输入信号关闭；2 2）超程；）超程；3 3）伺服报警发生；）伺服报警发生；4 4）主电源关闭。）主电源关闭。当以上事件发生时，我们能够通过设定参当以上事件发生时，我们能够通过设定参数数Pn004Pn004指定电机如何停机。指定电机如何停机。动态(dngti)(dngti

42、)制动产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第42页/共57页第四十二页，共58页。使用可控硅的动态制动使用可控硅的动态制动2.0kW2.0kW以上的伺服驱动器都使用了可控硅触以上的伺服驱动器都使用了可控硅触发动态制动，以此替代继电器。但是需要注发动态制动，以此替代继电器。但是需要注意的是，如果控制电源关闭，使用可控硅的意的是，如果控制电源关闭，使用可控硅的伺服驱动器的动态制动功能也将关闭。而使伺服驱动器的动态制动功能也将关闭。而使用继电器的伺服驱

43、动器，掉电或报警用继电器的伺服驱动器，掉电或报警(bo (bo jng)jng)时保持动态制动状态。时保持动态制动状态。动态(dngti)(dngti)制动产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第43页/共57页第四十三页，共58页。动态制动电阻动态制动电阻 为了使动态制动电为了使动态制动电路工作，必须有一些路工作，必须有一些消除电机转子能量的消除电机转子能量的途径，这就是动态制途径，这就是动态制动电阻的作用。动电阻的作用。 这个电阻消耗了电这个电

44、阻消耗了电机的能量，从而使电机的能量，从而使电机快速停止成为可能机快速停止成为可能。然而，有些伺服驱。然而，有些伺服驱动器（如双继电器版动器（如双继电器版本）内并没有动态制本）内并没有动态制动电阻，那是因为电动电阻，那是因为电机绕组的阻抗已经机绕组的阻抗已经(y (y jing)jing)足够用于制动了足够用于制动了。动态(dngti)(dngti)制动产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第44页/共57页第四十四页，共58页。再生是在电机减速过

45、程中的一种动作，此时电机等效为一个发电机。再生吸收了旋转(xunzhun)负载的动能，并将它转化为电能，回馈到驱动器。再生(zishng)(zishng)产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第45页/共57页第四十五页，共58页。再生两个主要功能：1）消耗运动负载的惯性能量；2）快速地对主电容放电当伺服系统运行在额定转速并且带着允许的最大负载惯量，伺服驱动器必须吸收停止负载时产生的全部能量而不损坏系统。如果系统运行在超过额定转速或者带着超过允许的

46、最大负载惯量，那么必须有外部再生。 再生值依赖三个因素：转矩、减速度和运动周期。这个值通常在选型软件中计算并且显示为电阻功率。然而，如果需要也可以手工计算。当再生电路中需要更大的元器件时必须有外部再生。有时，在一些特殊应用中C1或R1的功率不够大，在这种情况下，就需要一个外部的电阻或电容作为内部(nib)元器件的补充。再生(zishng)(zishng)产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第46页/共57页第四十六页，共58页。再生能量的泄放再生

47、能量的泄放小功率伺服驱动器小功率伺服驱动器(200W(200W、400W)400W)，可使用，可使用(shyng)(shyng)内置电容或外接电阻吸收。内置电容或外接电阻吸收。中功率伺服驱动器（中功率伺服驱动器（750W750W到到5000W5000W），可使用），可使用(shyng)(shyng)内置电阻或外接电阻吸收。内置电阻或外接电阻吸收。大功率伺服驱动器（大功率伺服驱动器（7.5KW7.5KW到到22KW22KW），直接接外接），直接接外接电阻吸收。电阻吸收。再生(zishng)(zishng)产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列

48、控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第47页/共57页第四十七页，共58页。在下面的例子中，假定有200V的电源连接到伺服驱动器，并参考简单的再生电路示意图。一个正常的P-N母线电压是283V（200*1.41），当电机开始减速时，回馈到驱动器的能量开始提升P-N电压，一些或全部的能量被用于给电容C1充电。然而，如果母线电压超过380VDC，再生晶体管（TR1）就会打开，能量就会消耗到电阻R1上，晶体管实际在380VDC到370VDC循环开关。带负载(fzi)的减速将需要几个这样的循环周期。当有再生不足时，可能会发生过压报警（A13），

49、表示母线电压超过420VDC，或者发生再生异常报警（A16），表示TR1打开时间太长（一个内部寄存器专用于记录TR1的开/关时间）。 再生(zishng)(zishng)产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第48页/共57页第四十八页，共58页。时序时序 如果发生了如果发生了A13A13和和A16A16报警，我们需要改变再生报警，我们需要改变再生电阻电阻R1R1的阻值。我们需要消耗更多的流过电阻的阻值。我们需要消耗更多的流过电阻的电流量，因为的电

50、流量，因为V=IV=I* *R R，我们能够通过使用更，我们能够通过使用更小的阻值来增大流过电阻小的阻值来增大流过电阻R1R1的电流量。增大电的电流量。增大电阻功率并不是正确的解决问题的方法，因为流阻功率并不是正确的解决问题的方法，因为流过电阻过电阻R1R1的电流量还是一样的。的电流量还是一样的。当改变了电阻之后，我们需要检查再生电路当改变了电阻之后，我们需要检查再生电路(dinl)(dinl)是否满足更小阻值的要求。一旦减小是否满足更小阻值的要求。一旦减小了了R1R1的阻值，就增大了流过它的电流，如果电的阻值，就增大了流过它的电流，如果电流增加的太多，有可能超过电阻的额定功率，流增加的太多，

51、有可能超过电阻的额定功率，仅仅此时需要增大电阻的功率。仅仅此时需要增大电阻的功率。 再生(zishng)(zishng)产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第49页/共57页第四十九页，共58页。再生的计算再生的计算(j sun)电机产生的能量：电机产生的能量：En=0.5JM(2N/60)2电容消耗的能量：电容消耗的能量：Ec=0.5C（Vk2-Vr2） 电机绕组消耗的能量：电机绕组消耗的能量：Em= 3JMN(2Ir/60Tr)2*(Ra/t

52、d)负载消耗的能量：负载消耗的能量：EL=0.5TL(2Ntd/60)因为所有的能量之和必须因为所有的能量之和必须为为0，所以我们能够计算，所以我们能够计算(j sun)出电阻必须消出电阻必须消耗的能量为耗的能量为Er=En-Ec-Em-EL因此我们可以计算因此我们可以计算(j sun)出再生电阻的功率出再生电阻的功率为为Wr=Er/Cycle 再生(zishng)(zishng)产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第50页/共57页第五十页，共

53、58页。再生的计算再生的计算如果再生电阻的功率超过内部电阻的额定功如果再生电阻的功率超过内部电阻的额定功率，我们必须外加一个率，我们必须外加一个(y )(y )电阻以弥补电阻以弥补这些差额。这些差额。正如我们在公式中看到的，电机在停止负载正如我们在公式中看到的，电机在停止负载时产生的能量，负载、电容时产生的能量，负载、电容C1C1、电机绕组、电机绕组、电阻电阻R1R1都参与了能量的消耗。都参与了能量的消耗。 注意注意 伺服驱动器不能应用于连续再生模式伺服驱动器不能应用于连续再生模式，避免使用在电机输出力矩方向与实际运转，避免使用在电机输出力矩方向与实际运转方向相反的场合。方向相反的场合。再生(

54、zishng)(zishng)产品介绍产品介绍伺服系统伺服系统概述概述 应用框图应用框图闭环控制闭环控制 伺服系列伺服系列控制模式控制模式 控制环节控制环节 主回路主回路 动态制动动态制动 再生再生 产品比较产品比较第51页/共57页第五十一页，共58页。控制精度不同控制精度不同(b tn)(b tn) 步进电机步距角为步进电机步距角为3.63.6、 1.8 1.8、0.72 0.72 、0.360.36 伺服电机伺服电机25002500线编线编码器脉冲当量为码器脉冲当量为 360360/10000=0.036/10000=0.036 低频特性不同低频特性不同(b tn) (b tn) 步进电机的低频振动对于机器的正常步进电机的低频振动对于机器的正常运转非常不运转非常不 利。利。 矩频特性不同矩频特性不同(b tn) (b tn) 步进电机的输出力矩随转速升高而下步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在其最高工作转速一般在300300600rpm600rpm。 交流伺服电机在额定转速（一般为交流伺服电机在额定转速（一般为20002000或或3000rpm3000rpm）恒力矩输出，在额定转速以）恒力矩输出，在额定转速以上为恒功率输出。上为恒功率输