交流伺服运动控制系统论文

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1、伺服运动控制系统综述1、伺服系统的组成以及原理伺服控制系统从基本结构来看，主要由五部分组成：控制器、被控对象、执行环节，检测环节和比较环节等。伺服运动控制系统，是在自动控制系统中，把输出量能以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系统，也称为随动系统。1.1、伺服控制系统的分类伺服系统按照驱动元件划分，有步进式伺服系统、直流电动机伺服系统、交流电动机伺服系统。按照控制方式划分，有开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统等。按反馈比较控制方式划分，有脉冲、数字比较伺服系统、相位比较伺服系统、幅值比较伺服系统、全数字伺服系统。

2、1.2、不同控制方式的伺服系统的论述开环系统：它主要由驱动电路，执行元件和被控对象3大部分组成。常用的执行元件是步进电机，通常称以步进电机作为执行元件的开环系统为步进式伺服系统，在这种系统中，没有加入反馈控制，故精度较低。闭环系统：主要由执行元件、检测元件、比较环节、驱动电路和被控对象五部分组成。在闭环系统中，引入了检测元件，由于其把检测元件直接安装在被控对象上，故其构成的闭环系统能够补偿电机和被控对象之间的误差，使得该系统精度更高。半闭环系统：半闭环系统没有位置反馈，但有速度反馈的私服系统。此类系统只是把伺服电机的输出

3、作为反馈，并不能补偿被控对象闭环外的传动误差，故其精度没有闭环高，但由于其易于实现和调试，因而得到广泛使用。1.3、伺服电机论述伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机是可以连续转动的电能-机械能转换装置。伺服电机强调电机的可控性，具有较强的过载能力，注重电机的调速性能以及位置控制的准确度。伺服电机是伺服控制系统的核心部件，因此，伺服电机在一定程度上决定了伺服控制系统的可靠性。伺服电机分为直流伺服电机和交流伺服电机。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启

4、动转矩大，调速范围宽，控制容易，但需要维护，会产生电磁干扰；无刷电机体积小，重量轻，处力大，响应快，速度快，惯量小，转动平滑，力矩稳定，免维护，效率高，寿命长。交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机。交流伺服电机具有启动扭矩大，控制速度快，转速高，功率密度大，运行效率高等而被广泛应用。1.4、伺服运动控制系统的传感器论述伺服系统检测环节的主要任务是将被控物理量实时感知并将其转换为可用的标准电量。伺服运动控制系统中使用的传感器就是将与执行电机或控制对象相关的速度、位置等各种旋转或直线的机械、电气等输出量反馈给驱动控制

5、器，使之与输入的命令进行比较，驱动控制器根据这些信息进行一定的计算处理，发布相应指令，指示执行电机更好的完成相应动作。按照系统的工作状态可以把用于伺服系统的传感器大致分为位置传感器和速度传感器。其中，可以用来检测系统行进的位置的位置传感器有电位器、光电位置传感器件（PSD）、电耦合器件（CCD）、光纤传感器、旋转变压器、感应同步器、光栅传感器、磁栅传感器等；用来检测系统的行进速度的速度传感器有旋转变压器、脉冲编码器、光电传感器件等。2、伺服控制系统在数控机床领域的应用数控机床的伺服系统作为一种实现切削刀具和工件间运动的进

6、给驱动和执行机构，是数控机床的一个重要组成部分，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，其性能直接影响到机床的加工精度。采用直接安装在工作台的光栅或感应同步器位置传感器检测机床运动部件的移动量，构成高精度的全闭环位置控制系统，通过全闭环的控制系统对机床的运动部件实时进行移动量或进给量的监控、修正，已达到机床高精度的移动定位或进给量控制。2.1数控机床对伺服系统的要求（1）精度高。伺服系统的定位精度是指输出量能复现输入量的精确程度。为了提高数控机床的精度，要求伺服系统定位精度和进给跟踪精度，并起着主要作用。（2

7、）稳定性好。稳定是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。直接影响数控加工的精度和表面粗糙度。要求伺服系统有较高的可靠性、稳定性。并且受电源、环境、负载等干扰小。（3）调速范围宽。调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比，对于一般的数控机床而言，要求分辨率为1um的情况下，进给伺服系统在0-24r/min进给速度范围内都能正常平稳工作。为提高功效，保证定位准确的前提下，减少机床辅助运行时间又要求机床能够以最快速的移动。（4）快速响应。响应特性是指系统对指

8、令输入信号的响应速度及瞬态过程结束的迅速程度。快速响应是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。（5）低速大转矩。进给坐标的伺服控制属于恒转矩控制，在整个范围内都要保持这个转矩，主轴坐标的伺服控制在低速时为恒转矩控制，且要求能够提供较大力矩。3、伺服控制系统及其应用的发展综述随着现代电机技术、现代电力电子