资源描述：
《伺服系统在机电设备中的重要性》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、伺服系统在机电设备中的重要性:TM383.4:A :针对伺服系统在机电设备中的重要性进行了简要的论述。 关键词:伺服系统;电机;发展趋势 伺服系统在机电设备中具有重要的地位,高性能的伺服系统可以提供灵活、方便、准确、快速的驱动。随着技术的进步和整个工业的不断发展,伺服驱动技术也取得了极大的进步,伺服系统已进入全数字化和交流化的时代。 一、伺服系统的发展 伺服系统的发展经历了由液压到电气的过程。电气伺服系统根据所驱动的电机类型分为直流(DC)和交流(AC)伺服系统。20世纪50年代,无刷电机和直流电机实现了产品化,并在计算机外围设备和机械设备上获得了
2、广泛的应用,20世纪70年代则是直流伺服电机的应用最广泛的时代。但直流伺服电机存在机械结构复杂、维护工作量大等缺点,在运行过程中转子容易发热,影响了与其连接的其他机械设备的精度,难以应用到高速及大容量的场合,机械换向器则成为直流伺服驱动技术发展的瓶颈。 从20世纪70年代后期到80年代初期,随着微处理器技术、大功率高性能半导体功率器件技术和电机永磁材料制造工艺的发展及其性能价格比的日益提高,交流伺服电机和交流伺服控制系统逐渐成为主导产品。交流伺服电机克服了直流伺服电机存在的电刷、换向器等机械部件所带来的各种缺点,特别是交流伺服电机的过负荷特性和低惯性体现出交流伺服系统
3、的优越性。 交流伺服系统按其采用的驱动电动机的类型来分,主要有两大类:永磁同步(SM型)电动机交流伺服系统和感应式异步(IM型)电动机交流伺服系统。其中,永磁同步电动机交流伺服系统在技术上已趋于完全成熟,具备了十分优良的低速性能,并可实现弱磁高速控制,拓宽了系统的调速范围,适应了高性能伺服驱动的要求。感应式异步电动机交流伺服系统由于感应式异步电动机结构坚固,制造容易,价格低廉,因而具有很好的发展前景,代表了将来伺服技术的方向。但由于该系统采用矢量变换控制,相对永磁同步电动机伺服系统来说控制比较复杂,而且电机低速运行时还存在着效率低、发热严重等有待克服的技术问题,目前并
4、未得到普遍应用。 系统的执行元件一般为普通三相鼠笼型异步电动机,功率变换器件通常采用智能功率模块IPM。为进一步提高系统的动态和静态性能,可采用位置和速度闭环控制。 直流伺服驱动技术受电机本身缺陷的影响,其发展受到了限制。直流伺服电机存在机械结构复杂、维护工作量大等缺点,在运行过程中转子容易发热,影响了与其连接的其他机械设备的精度,难以应用到高速及大容量的场合,机械换向器则成为直流伺服驱动技术发展的瓶颈。 交流伺服电机克服了直流伺服电机存在的电刷、换向器等机械部件所带来的各种缺点,特别是交流伺服电机的过负荷特性和低惯性更体现出交流伺服系统的优越性。所以交流伺服系统
5、在工厂自动化(FA)等各个领域得到了广泛的应用。 二、伺服驱动产品概况 由于伺服驱动产品在工业生产中的应用十分广泛,市场上的相关产品种类很多,从普通电机、变频电机、伺服电机、变频器、伺服控制到运动控制器、单轴控制器、多轴控制器、可编程控制器、上位控制单元乃至车间和厂级监控工作站等一应俱全。 (一)伺服电机 随着永磁材料制造工艺的不断完善,新一代的伺服电机大都采用了最新的Nd2Fe14b1(铷铁硼)材料,该材料的剩余磁密、矫顽力和最大磁能积均好于其他永磁材料,大大地提高了电机的性能,同时又缩小了电机的外形尺寸。 (二)伺服控制单元 传统的模拟控制虽然具
6、有连续性好、响应速度快及成本低的优点,但也有难以克服的缺点,如系统调试困难,容易受到环境温度变化的影响而产生漂移,难以实现柔性化设计,缺乏实现复杂计算的能力,无法实现现代化控制理论指导下的控制算法等。所以现代伺服控制均采用全数字化结构,伺服控制系统的主要理论也采用了现代矢量控制思想,它实现了电流向量的幅值控制和相位控制。为了提高产品的性能,新一代的伺服控制器采用了多种新技术、新工艺,主要体现在以下几个方面: 1.在电流环路中采用了d-q轴变换电流单元。 2.采用了脉冲编码器倍增功能。 3.速度控制环采用速度实时检测控制算法。 4.为了更加灵活地使用伺服系统,一些
7、产品增加了可扩展性以及柔性化、开放性设计。 5.伺服控制一般均采用从电机轴端的位置编码器采集位置信号进行反馈,在受控执行机械部分没有反馈采样信号,即半闭环的控制方式。 6.用RICS(精简指令计算机系统)技术。 (三)上位控制 随着工业机械化设备对高速化、高精度化和小型化以及高可靠性、免维护性能要求的提高,上位机控制群得以广泛应用。从上层的可编程控制器(PLC)、运动控制器、机床C控制器,可一直连到底层的通用输入/输出(I/O)控制单元和视觉传感系统。编程语言有梯形图、NC语言、SFC语言、运动控制语言等,均可按照用户要求灵活配置
