伺服传动系统课件.ppt

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1、§4.1概述第四章伺服系统技术一、伺服系统基本概念伺服传动技术（伺服控制，伺服系统）是指在控制指令的指挥下，控制驱动执行机构，使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。实现执行机构对给定指令的准确跟踪，即实现输出变量的某种状态能够自动，连续，精确的复现输入指令信号的变化规律。二、伺服系统的结构组成比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号的环节，通常由专门的电路或计算机来实现控制器通常是计算机或PID控制电路，其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作执行环节的作用是按控制信号的要求，将输入

2、的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作。机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等检测环节是指能够对输出进行测量并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路三、伺服系统基本类型采用不同的分类方法，可以得到不同类型的伺服系统按控制原理（或方式）不同表示的方式有开环、闭环和半闭环三种形式按被控制量性质不同有位移、速度、力和力矩等伺服系统形式按驱动方式不同有电气、液压和气压等伺服驱动形式按执行元件不同分为步进电机伺服、直流电机伺服和交流电机伺服形式四、伺服系统基本要求精度高响应速度快指输出量复现输入指令信号的精确程度，通常

3、用稳态误差表示影响伺服系统精度的因素：1、组成元件本身误差传感器的灵敏度和精度伺服放大器的零点漂移和死区误差机械装置反向间隙和传动误差各元器件的非线性因素等2、系统本身结构形式输入指令信号的形式是衡量伺服系统动态性能的重要指标应变能力指能承受频繁的启动、制动、加速、减速的冲击；Rn要大，并且在该范围内，速度稳定；无论高速低速下，输出力或力矩稳定，低速驱动时，能输出额定的力或力矩；在零速时，伺服系统处于“锁定”状态，即惯性小。应变能力和过载能力大要求：过载能力指在低速大转矩时，能承受较长时间的过载而不致损坏调速范围大是伺服系统提供的最高速与最低速之比，即：体积小

4、，重量轻，可靠性高，成本低六、电力电子变流技术1、开关器件类型晶闸管（SCR）电力晶体管（GTR）场效应晶体管（MOSFET）绝缘栅双极性晶体管IGBT）GEC（1）晶闸管开关特性（1）若门极G不加电压，无论A加正向还是反响电压，均不导通，具有正反阻断能力。（2）阳极A和门极G同时加正向电压才能导通，——导通必须具备的两个条件（3）晶闸管导通后，门极G就失去了控制作用，要断开必须减小阳极电流（小于维持电流）（2）功率晶体管（GTR）有截止，有源放大和饱和三种状态，一般作为开关使用，开通时要驱动，正常导通时要线饱和，关断时要反偏，目前驱动电路已集成化。特点：饱和

5、压降低，载流密度大，驱动电流较大。（3）场效应晶体管（MOSFET）特点：驱动功率大，开关速度快，导通压降大，载流密度小。工作状态（4）IGBT是一种新型复合功率开关器件。集成了GTR和MOSFET的优点，驱动功率小而饱和压降低。驱动用集成芯片，如EXB840，IR2130等。2、开关器件特性目前，各类电力电子器件所达到的功能水平如下：普通晶闸管：12kV、1kA；4kV、3kA。可关断晶闸管：9kV、1kA；4.5kV、4.5kA。电力晶体管：单管1kV、200A；模块1.2kV、800A；1.8kV、100A。场效应管：1kV、38A。绝缘栅极

6、双极型晶体管：1.2kV、400A；1.8kV、100A。3、变流技术（1）整流——把交流电变为固定的（或可调的）直流电（2）逆变——把固定直流电变成固定的（或可调的）交流电。（3）斩波——把固定的直流电压变成可调的直流电（4）交流调压——把固定的交流电压变成可调的交流电压。（1）.整流器整流过程是将交流信号转换为直流信号的过程，可通过二极管或开关器件组成的桥式电路来实现。单相交流可控硅桥式整流电路(a）整流电路；(b）波形图若将开关器件V换成二极管，分析电路情况？（2）.斩波器二极管是续流二极管，当S断开时，由于电枢电感的存在，电动机的电枢电流可通过它形成

7、续流回路。（3）.逆变器它有两个导电臂，每个导电臂由一个可控元件和一个反并联二极管组成。在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，使得两个电容的连结点为直流电源的中点。（4）.交流调压器一、执行元件的分类及其特点执行元件是能量变换元件，其目的是控制机械执行机构运动。机电一体化伺服系统要求执行元件具有转动惯量小，输出动力大，便于控制，可靠性高和安装维护简便等特点。根据使用能量的不同，可以将执行元件分为电磁式、液压式和气压式等几种类型§4.2执行元件二、电气伺服驱动装置机电一体化系统中较多的采用电气伺服驱动装置，即伺服电机驱动系统。伺服驱动电机一般是指：步进电机

8、（SteppingMotor）直流伺服