伺服系统与工业机器人课件第1章 伺服系统概述

伺服系统与工业机器人第一章伺服系统概述1.1伺服系统的定义与发展1.2伺服系统的组成1.3伺服系统的分类1.4伺服系统的性能1.5应用场合及发展趋势总结2024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut21.1伺服系统的定义与发展1.1.1伺服系统的定义“伺服”（servo）一词源于希腊语“奴隶”，意为服从与跟随。人们想把伺服机构当作得心应手的“驯服”工具，即服从控制信号的要求而运动。在信号来到之前静止不动，当信号消失能及时停止。由于它的“伺服”性能，因此而得名伺服系统。伺服系统（servosystem）又称随动系统，是输出变量精确地跟随或复现输入变量的系统。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出变量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统。2024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut31.1伺服系统的定义与发展1.1.1伺服系统的发展国外伺服系统发展史在20世纪60年代以前，是液压伺服系统的全盛时期。在20世纪60年代直流伺服电机诞生、20世纪70年代是直流伺服系统应用最广泛的时期。20世纪70年代末至80年代初期、国内伺服系统发展史70年代，伺服系统首先被应用于国防科技、军工等高端制造行业。80年代后，伺服系统开始在一些高端民用制造中得到尝试；90年代后，由于稀土永磁材料的发展、电力电子及微电子技术的进步，交流伺服电动机的驱动技术很快从模拟式过渡到全数字式。由于交流伺服电动机的驱动装置采用了先进的全数字式驱动控制技术，硬件结构简单，参数调整方便，产品生产的致性、可靠性增加，同时集成复杂的电动机控制算法和智能化控制功能，如增益自动调整、网络通信功能等，进一步拓展了交流伺服电动机的适用领域。我国具有自主知识产权的全数字式伺服驱动器开始规模化生产制造。随着各行业，如机床、印刷设备、包装设备、烟草机械、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等对工艺精度、加工效率和工作可靠性等要求不断提高，对交流伺服电动机的需求迅猛增长，交流伺服系统得到广泛应用，并逐步替代原有直流有刷伺服电动机和步进电动机。国内不仅大量应用着交流伺服系统，与此同时国产伺服驱动器与伺服电动机也在逐渐推向市场。目前国内主要的伺服厂家有台达、汇川、南京埃斯顿、广州数控、华中数控、兰州电机厂、东元、和利时等。2024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut41.2伺服系统的组成伺服系统主要由伺服控制器、伺服驱动器、伺服电机、检测单元、传动机构等组成。2024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut51.3伺服系统的分类2024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut61.3伺服系统的分类-按调节理论分类2024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut7开环伺服系统半闭环伺服系统闭环伺服系统1.3伺服系统的分类-按反馈比较控制方式分类2024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut8脉冲比较伺服系统相位比较伺服系统原理框图幅值比较伺服系统1.4伺服系统性能要求及影响因素2024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut9序号描述解释其他1最小运动增量最小运动量2灵敏度能够产生输出运动的最小输入3准确度精度（直观的说：不准确度）伺服系统的精度一般都在0.001~0.01mm（1~10um）之间，高精度伺服系统可达0.00001~0.0001mm（0.01~0.1um）。4精密度一般定义为对于完全相同的输入，系统多次运行输出的95%的结果在偏差范围内重复度5调整时间为运动系统接受指令后第一次进入并保持在可接受的指令位置误差范围内所需要的时间。一般在200ms以内，甚至小于几个毫秒，6超调为欠阻尼系统中过校正行为的度量7振动8稳态误差为控制器完成校正行为后实际位置与指令位置之间的差值承受额定转矩变化时，静态速降应小于5%，动态速降应小于10%。9跟踪误差为位置反馈设备测得的实际位置与控制器通过命令要求的理想位置之间的瞬时差值。10误差类是轴上误差，即与传输方向上某些参数有关的误差，如精度；另一类是非轴上误差，即与自由约束度有关的误差，如螺距误差1.4伺服系统性能要求及影响因素2024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut10电动机编码器驱动器运动控制器机械传动负载安装系统成套性1.5伺服系统应用场合及发展趋势2024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut11雷达轧钢机防污闪设备船闸专用化驱控一体化网络化小型化三高化智能化多轴化通用化总结习题与思考题1.什么叫伺服系统？伺服系统与变频器的区别？2.伺服系统的作用是什么，主要的特点是什么？