伺服基本原理及伺服选型计算

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1、AC交流伺服基础1:交流伺服原理2:伺服选型基础3:伺服性能指标4:主流厂牌的市场表现1AC伺服原理伺服(Servo)Servo的语源出於拉丁语的Servus(英语為Slave:奴隶)奴隶的功用是忠实地遵从主人的命令从事劳力工作,也就是“依指令确实执行动作之驱动装置；能够高精度的灵敏动作表现，自我动作状态常时确认”而具有这种功能装置就称為遵命!!主人伺服裝置AC伺服簡介2伺服系统之架构指令部馬達驅動器機械負載控制值驅動值回授[檢出部]轉矩伺服机构系统，大致上可分為下例几项：1.指令部：动作指命信号的输出装置2.控制部：接收控制指令，并驱动

2、马达的装置3.驱动、检出部：驱动控制对象、并检出状态的装置AC伺服簡介3交流伺服系统基控制器架构位　置控制器速　度控制器電　流控制器AC伺服簡介4其他非交流马达的比较*感应马达+变频器*DC直流形伺服马达AC伺服簡介5感应马达+变频器※特长优点：1.维护容易。2.耐环境性佳。3.高速时，转矩特性佳。4.可製做大容量，效率佳。5.构造坚固。6.低价。※缺点：1.无法作高动态加减速2.低转速,控速难平稳3.小容量机种，效率差。4.停电时，无法动态剎车。※适用场合：1.控速变化较不激烈的產业2.大容量驱动功率需求。AC伺服簡介6DC直流形伺服马

3、达※特长优点：1.伺服驱动器构造简单。2.停电时可发电剎车。3.体积小、价格低。4.效率佳。※缺点：1.整流子週边需定期保养。2.碳刷磨耗產生(碳粉)，无法应用於要求清絜的场所。3.因整流器碳刷的问题，高速时转矩差。4.永久磁石有消磁的可能。AC伺服簡介7伺服马达伺服主电路基本架构图UVWPWMINVERTERIGBTRSTNFB三相電源110V220VPDC数位讯号处理器AC伺服簡介8伺服控制基本架构位　置控制器外部速度外部扭矩位置脈波數位輸入數位輸出類比輸出監控ABZ輸出CN1速度控制器電流控制器PWMENCA/DGATEDRIVER

4、CN3串列通訊CN2ENCODERSIGNALA/DCURRENTSENSORD/A伺服同步參數調整介面處理編碼器訊號處理電流訊號處理RS-232RS-422RS-485AC伺服簡介9物理概念及公式伺服选型计算10§力矩与转动方程式力矩：力矩的意义：使物体转动状态產生变化的因素，即当物体受到不為零的外力矩作用，原為静止的将开始转动，原来已在转动的，转速将產生改变。力矩的定义：考虑开门的情况，如右图，欲让门產生转动，必须施一外力F。施力点离转轴愈远愈容易使门转动。而外力平形於门面的分力对门的转动并无效果，只有垂直於门面的分力能让门转动。综合

5、以上因素，定义力矩，以符号τ表示。Fθr作用線11力矩的單位：S.I.制中的單位為牛頓‧公尺（N‧m）力矩的方向與符號：繞固定軸轉動的物體，力矩可使物體產生逆時鐘方向，或順時鐘方向的轉動。因此力矩為一維向量。力矩符號規則一般選取如下：轉動方程式：考慮一繞固定軸轉動的剛體（如右圖）。距離轉軸為r處的一質量為m的質點，受到一力量F的作用，根據切線方向的牛頓第二運動定律FFtmr轉軸12將刚体看成是由许多质点所构成，则每一质点都满足类似的方程式左边的合力矩只需考虑外力所產生的力矩，由内力所產生的力矩将会两两互相抵消，如右上图所示。括号中的量称為

6、刚体的转动惯量，以符号I表示Fm則上面導出的轉動方程式可寫成13此方程式為绕固定轴转动的刚体所必须遵守的基本力学方程式，类似於移动力学中的牛顿第二运动定律。合外力对应到合外力矩，质量对应到转动惯量，加速度对应到角加速度。转动惯量在转动力学中的角色就像质量在移动力学中所扮演的角色，即转动惯量越大的刚体角速度越不容易產生变化。刚体的转动惯量与其转轴的位置与质量的分布有关。刚体的质量如呈连续的分布，则转动惯量必须以积分计算。圓盤圓球圓柱薄圓環14F=——扭矩计算1/RTT电机转矩T（N.m）滑轮半径r（m）提升力F（N）T经过减速机后的提升力F

7、=——·RrFFrrrT15扭矩计算F1/RPBFPBTT电机转矩T（N.m）螺杆导程PB（m）推力F（N）PB2πF=T·——经过减速机后的推力F=T·——·R2πPB16惯量计算一、负载旋转时惯量计算JL（㎏•㎡）（以电机轴心为基准计算转动惯量）实心圆柱空心圆柱L（m）D（m）L（m）D1（m）JK＝×MK×（D02－D12）81经过减速机之后的转动惯量JL＝R²JKJK＝×MK×D²811/RD0（m）17惯量计算M1/RPB直线运动部分JK＝M×（）²2πPB经过减速机之后的转动惯量JL＝R²JK二、负载直线运动时惯量计算JL（㎏

8、•㎡）（以电机轴心为基准计算转动惯量）18惯量计算三、皮带类传动时惯量计算JL（㎏•㎡）（以电机轴心为基准计算转动惯量）M3M2M1r1r2电机转矩T（N.m）小轮1质量M1(kg)小轮1半径