电气0901张志超学号41伺服电机的应用

《电气0901张志超学号41伺服电机的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、伺服电机的应用摘要：随着现代电机控制理论的发展，伺服电机控制技术成为重要的组成部分，并朝着数字化、智能化方向发展。本文介绍了伺服电机在PWM调速系统、单片机控制屮的应用和纳米伺服电机的应用。近年來，伺服电机控制技术正朝着数字化、智能化的方向发展。伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电了技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。伺服电机具有优越的控制性能，因而其应用也越来越广泛。一、伺服电机控制性能优越（一）低频特性好步进电机易出现，低速时低频振动现象。交流伺服电机不会岀现此现象，运转非常平稳

2、，交流伺服系统具有共振抑制功能。可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能，可检测出机械的共振点，便于系统调整。（二）速度响应快步进电机从静止加速到额定转速需要200-4001115o交流伺服系统的速度响应较快，有的交流伺服电机，从静止加速到其额定转速仅需几毫秒。（三）控制精度高交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。例如松下全数字式交流伺服电机，对于带17位编码器的电机而言，其脉冲当量为9・89秒，是步距角为1・80的步进电机的脉冲当量的1/655。（四）过载能力强步进电机不具有过载能力，为了克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩，选型时需要选取额定转矩比负载

3、转矩人很多的电机，造成了力矩浪费的现象。而交流伺服电机具有较强的过载能力，例如松下交流伺服系统中的伺服电机的最大转矩达到额定转矩的三倍，可用丁克服启动瞬间的惯性力矩。（五）矩频特性佳步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时转矩会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300-6001^11）0交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速以内，都能输出额定转矩。二、伺服电机在PWM调速系统中的应用TPIC2101是德州仪器公司生产的一种单片集成控制电路，主要用来产生用户可调、固定频率、可变占空比、脉宽调制（PWM）信号，眦控制直流电机的转速。TP1C2101驱动外部低边NM0S

4、功率晶体管的门，提供直流电机的PWM控制的电源。从电机在PWM关断时间流出的电感电流通过外部二极管续流。TPIC2101是脉宽调制功率FET的预驱动器，相应于PWM晶体管放大器结构中的电压脉宽变换器部分。TPIC2101有自动和手动两种工作方式，均可由用户配置。在自动方式中，TPTC2101接受0〜100%（占空比）的PWM信号，速度给定信号是AUT0端的集电极开路PWM信号，MAN端为浮空状态；在手动方式中，TP1C2101接受0〜22V的电压差信号，速度给定信号是在AUTO和MAN端的可调电阻（止电源输入端，本文试验电机用12V直流电）oTPIC2101由内部调整正确的工

5、作方式以接受不同的输入类型。TPTC2101可工作在睡眠、运行或故障状态。在睡眠状态，门驱动端(GD)保持为低电平，整个器件的电流消耗小于200tl_AoTPIC21

6、01的正常工作方式是在运行状态，通过任何速度给定信号进行初始化。仅当TPIC2101检测到过压或电流故障时，进人故障状态，当过压情况消除或用进入睡眠状态来复位电流故障时，故障状态撤销。三、伺服电机在单片机控制中的应用以单片机控制器实现对伺服电机的控制，伺服电机的控制方式主耍有位置控制、速度控制两种。为了提高其带动喷头运行的平稳性，选用了速度控制方式实现对伺服电机的控制。以利用伺服电机系统口带的S型曲线控制模型。

7、达到理想的控制效果。系统组成框图如图所示，其中单片机控制器向伺服驱动器输出控制信号，再通过伺服驱动器驱动伺服电机按要求动作，同吋。控制器接收固定在伺服电机转轴上的光电编码盘随着电机转动而产生的反馈脉冲信号，以实现对伺服电机带动的喷头运行位置的检测控制，形成闭环控制系统。为了实现对喷印位置的精确控制，所以选用了分辨率为2000P/r的光电编码盘作位置传感单元，将伺服电机转轴的转角位置变换成电脉冲信号，以供单片机控制器对喷印位置进行跟踪控制。四、纳米伺服电机的应用纳米技术依赖于纳米精度驱动、定位、位移测量及相关加工技术与设备。实现连续的纳米位移是纳米加工、操纵、测量等领域的关键技

8、术。纳米位移驱动器在纳米加工、光通信、航海、航天、天文、光学等广泛的领域具有重要应用价值。其应用范围包括：激光加工中光束的聚焦与定位，光纤与条形波导的对接藕合一光纤藕合台；光纤与光纤的对准熔接一光纤熔接机；精密流体控制阀；电-声、电-声-电倍频器、混频器；精密机械加工的精密进给与定位；在微电子机械系统技术中也有重要应用，例如：在大规模集成电路制备技术中的电路光刻、掩膜、线宽定位等的加工中实施可编程调焦、自动对准、精密定位等功能。空间军事武器系统：用于自适应光学变形镜的动作执行器，使反射镜实现波前校正，消