伺服基础培训教材课件

作成：刘豪日期：2014.11.27伺服基础知识培训实用文档伺服的语源

伺服的语源是由拉丁语中的Servus（奴隶）而来的。

1934年由H.L.Hazen所命名。（Ｓｅｒｖｕｓ：Service或Ｓｅｒｖａｎｔ）

伺服的定义

正确的称呼是伺服机构或伺服装置，是自动控制系统的一个分支。

在JIS标准里被定义为「以物体的位置、方位、姿势等作为控制量，可追随目标值任意变化而构成的控制系统」。伺服伺服机构Servo伺服控制系统都是同一个意思实用文档伺服系统的构成实用文档伺服机构的构成伺服机构将输入（目标值信号）与输出（实际机械的动作）经常作比较，控制其差值为零。为了做出比较需将输出返回到输入端。由输出返回到输入端是与输入→输出的信号流向相反的所以将其称为反馈（Feedback：向后供给的意思）控制。反馈目標値编码器伺服放大器伺服电机機構装置速度／位置出力一般情况下传感器是使用装在电机的负载轴的另一侧的被称为编码器（后述）的东西。伺服放大器、伺服电机、编码器一起作为整体被称呼时使用伺服驱动器这个用语。伺服放大器被称为上位控制器的作为目标值信号发生的装置传感器编码器实用文档伺服机构的构成伺服控制过程原理图实用文档一、伺服系统介绍伺服图片：伺服电机伺服电机驱动器实用文档日本三菱、松下及安川，德国的西门子等，产品外形有：松下交流伺服电机及驱动器伺服电动机典型生产厂家实用文档一、伺服系统介绍伺服马达分类：实用文档普通的伺服电机有SM（同步）型AC伺服电机、IM（感应）型AC伺服电机和DC伺服电机3种，与自动化相关的伺服电机一般指SM型AC伺服电机。（原因为DC伺服的整流电刷需要进行维护、检查，DC伺服电机会产生粉未，不能在有洁净要求的环境使用。实用文档槽伺服马达结构实用文档DC伺服电机与AC伺服电机的比较转子AC伺服电机定子整流特長缺点DC伺服电机绕组永久磁钢由电刷和换向器组成的机械整流伺服驱动器简单电刷必须定期检查更换永久磁钢UVW

３相绕组根据磁极检出控制３相绕组通所的电流来实现没有机械磨损部分所以无需维护伺服驱动器复杂11实用文档伺服电机按照构造分类：1.旋转形伺服马达2.线性伺服马达实用文档线性电机的结构是将旋转电机的定子和转子如图示向直线方向展开而成，原先转子的切线方向的电磁转矩变为直线方向的推力。特長由于是负载直接驱动，可以有宽广的调速范围和很高的定位精度。电机本身是刚性体，直接驱动负载可提高机构整体的刚性。运行噪音低。2-913实用文档构造：电机由动子（线圈）和定子（永磁板）所构成。＊动子没有铁芯，用树脂将线圈准确固定而成。＊定子是在定子板上将板状的永磁体准确固定，由上下2块相向放置而构成。无铁芯型（也有，有铁芯型）特長＊由于没有磁吸力以及啮合力，施加在轴部的压力和速度差非常小。＊没有吸力的缘故，可使噪音降低并延长导轨的使用寿命。＊没有了啮合力，使得推力的波动非常小。永磁体线圈实用文档伺服器的工作模式：实用文档伺服驱动器铭牌含义实用文档伺服驱动器铭牌含义实用文档编码器：实用文档实用文档编码器：＊圆盘上刻有相位相差90度的A相、B相的槽＊

由此可检测出旋转量和旋转方向。１）增量型编码器的原理旋转方向判定的原理例：

由B相作为基准

B相为On时如果A相有上升沿，定义为正传。

B相为Oｆｆ时如果A相有上升沿，定义为反转。增量型编码器的原理（圆盘上的形状）实用文档直接计数脉冲数1个脉冲计数2次（2倍频）1组脉冲计数4次（4倍频）倍频的原理绝对值编码器方式本公司的绝对值编码器采用配置有电池，在伺服放大器电源关断时也能记忆当前位置情报的方式。伺服放大器电源打开后伺服放大器将电机轴距离原点的圈数及脉冲数所反映的当前位置情报向上位控制器传送。右回転時左回転時A相B相①②①②①②③④①②③④①②③④⑤⑥⑦⑧①②③④⑤⑥⑦⑧A相B相实用文档

２）绝对值编码器的基本原理

＊可以检测出对于基准点的绝对位置（旋转角度）的编码器

＊根据所需要的分辨率增加道数＊左图所示的6个道、旋转１圈的

分辨率为６４（２６）分之一＊旋转1圈需要２，０４８分之一的分辨率的话需要11个道，但实际上也有办法减少道数

＊在分辨率的范围内输出波形是不重复的

＊根据读取的输出波形可以得到绝对位置的信息

＊另外还配备了有电池作断电备份的计数器以判断出当前所转到的圈数位置

实用文档驱动伺服电机的装置称为伺服增幅器（或伺服放大器）。伺服放大器在安川电机产品里的称呼为伺服PACK。伺服放大器的功能框图如下图所示。动力部分反馈电机编码器整流部分逆变部分实用文档１）动力部分的构成

动力部分是承担了产生驱动电机所需的电流并提供给电机这部分功能如下图所示的，将工频电压整流为直流的整流部分以及产生随电机的旋转角所需电流的逆变部分。２）

电流演算部电流演算部的功能是确定流入各相的电流的大小。将在后面作介绍的控制部里的转矩由控制部的指令与电机当前的旋转角度位置（称为磁极）信息计算出流入各相所需的电流大小。电机旋转时磁极时刻都在变化，因此流入各相的电流的大小也要时刻变化。实用文档３）控制部的构成

控制部可称为伺服驱动根本的管理部分。换句话说、将指令值与当前值进行差值运算、并控制该差值为零运行。25实用文档实用文档伺服器的控制模式分类：实用文档伺服器的控制模式分类：实用文档伺服器的控制模式分类：实用文档伺服器的工作模式：1.扭矩控制模式2.速度控制模式3.位置控制模式1.电流环2.速度环3.位置环工作模式三环控制实用文档伺服器的工作模式：实用文档伺服器的工作模式：实用文档速度制模式实用文档伺服器的工作模式：实用文档位置控制模式实用文档转距控制模式实用文档伺服器的工作模式：实用文档伺服器内部电路系统框图实用文档伺服的相关术语实用文档伺服的相关术语实用文档伺服的相关术语实用文档伺服的相关术语实用文档电子齿轮的作用实用文档伺服电机应用举例实用文档伺服电机应用举例恒张力控制实用文档伺服系统的配置实用文档知识点总结：1.扭矩控制模式2.速度控制模式3.位置控制模式工作模式1.电流环2.速度环3.位置环三环控制1.开环控制方式2.半闭环控制方式3.全闭环控制方式控制方式1.DC直流伺服电机2.AC交流同步伺服电机伺服电机的分类1.增量形编码器（要原点复位）2.绝对值形编码器（不需要原点复位）3.旋转变压器（要原点复位）编码的分类实用文档伺服器故障现象显示出现码并伴随无规律闪烁X轴#1驱动器常见故障判定处理：实用文档安川伺服电池电压低（例），无电，故障代码：A.83，A.93电池的更换电池的电压下降至大约2.7V以下时伺服单元会发出绝对值编码器电池警报(A.83)但该警报仅在伺服单元的电源ON时输出因此如果伺服单元在电源ON时电池电压过低则伺服单