伺服电机选型.ppt

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1、伺服系统概述(1)伺服系统的一般组成(2)伺服系统的分类(3)机电一体化装备对伺服系统的要求伺服系统的一般组成控制器+功率放大+执行元件+机械部件+检测装置伺服系统的分类按执行元件分类伺服系统的分类按控制原理分类机电一体化装备对伺服系统的要求稳、准、快1）、高的稳定性装备正常工作的先决条件2）、快速性配合控制计算机的快速需要3）、高精度高精度机电装备的需要5.4机电装备伺服系统的动力方法设计机电装备的特点？与普通装备相比伺服系统的动力方法设计动力方法设计是在一般机械设计基础上进行的，其目的是确定伺服电机的型号以及

2、电机与机械系统的参数相互匹配，但不计算控制器的参数和动态性能指标，因此这种方法属于静态设计范畴．对于电气式伺服系统来说，就是要根据伺服系统的负载情况，确定伺服电机的型号．这就是伺服电机与机械负载的匹配问题，即伺服系统的动力方法设计。在设计伺服系统时，当选定了伺服系统的类型以后．需要选定执行元件。对于电气式伺服系统来说，就是要根据伺服系统的负载情况，确定伺服电机的型号．这就是伺服电机与机械负载的匹配问题，即伺服系统的动力方法设计。伺服电机与机械负载的匹配主要是指惯量、容量和速度的匹配一、惯量匹配二、容量匹配三、速度

3、匹配四、伺服电机的选择实例机电装备伺服系统的动力方法设计（一）等效负载惯量J，的计算旋转机械与直线运动的机械惯量，按照能量守恒定律，通过等效换算，均可用转动惯量来表示。是指伺服系统中运动物体的惯量折算到驱动轴上的等效转动惯量。一、惯量匹配（一）等效负载惯量J，的计算1．联动回转体的转动惯量在机电系统中，经常使用齿轮副、皮带轮及其它回转运动的零件来传动，传动时要进行加速、减速、停止等控制，在一般情况下，选用电机轴为控制轴，因此，整个装置的转动惯量要换算到电机轴上。当选用其它轴作为控制轴时，此时应对特定的轴求等效转

4、动惯量，计算方法是相同的．一、惯量匹配如图所示，轴1为电机轴，轴2为齿轮轴，它们的转速分别为n，和几：轴1、小齿轮和电机转子对轴1的转动惯量为，而轴2和大齿轮对轴2的转动惯量为。（一）等效负载惯量J，的计算1．联动回转体的转动惯量回转运动的动能各为一、惯量匹配现在的控制轴为轴1，将轴2的转动惯量换算到对轴1的转动惯量时，根据能量守恒定理，转换时能量守恒，则（一）等效负载惯量J，的计算1．联动回转体的转动惯量一、惯量匹配所以上式中——轴2对轴l的等效转动惯量。推广到一般多轴传动系统，设各轴的转速分别为n1、n2、n

5、3、…、nk各轴的转动惯量分别为J1、J2、J3、…JK，所有的轴对轴1的等效转动惯量为（一）等效负载惯量J，的计算一、惯量匹配2．直线运动物体的等效转动惯量在机电系统中，机械装置不仅有作回转运动的部分，还有作直线运动的部分。转动惯量虽然是对回转运动提出的概念，但从本质上说它是表示惯性的一个量，直线运动也是有惯性的，所以通过适当的变换也可以借用转动惯量来表示它的惯性．（一）等效负载惯量J，的计算一、惯量匹配2．直线运动物体的等效转动惯量图表示伺服电机通过丝杠驱动进给工作台，现在求该工作台对特定的控制轴（如电机轴）

6、的等效转动惯量。设m为工作台的质量，v为工作台的移动速度，[Jm]为m对电机轴的等效转动惯量，n为电机轴的转速（r/min）。直线运动工作台的动能为假设将此能量转换成电机轴回转运动的能量，根据能量守恒定理得所以（一）等效负载惯量J，的计算一、惯量匹配2．直线运动物体的等效转动惯量推广到一般情况，设有k个直线运动的物体，由一个轴驱动，各物体的质量分别为m1、m2、m3、…mk，各物体的速度分别为v1、v2、v3、…vk，控制的转速为n1，则对控制轴的等效转动惯量为（一）等效负载惯量J，的计算一、惯量匹配3．回转和直

7、线联动装置的等效转动惯量在有的机电系统中，既有作回转运动的部件，也有作直线运动的部件。综合以上两种情况就可以得到回转一直线运动装置的等效转动惯量。对特定的控制轴i（例如电机轴）的整个装置的等效转动惯量，按下式计算式中k—构成装置的回转轴的个数；k′—构成装置的直线运动部件的个数；ni—特定控制轴i的转速；nj—任意回转轴j的转速；vj—任意直线运动部件j的移动速度；Jj——对任意回转轴j的回转体的转动惯量；mj—任意直线运动部件的质量。（二）惯量匹配原则一、惯量匹配1．步进电机的惯量匹配条件负载惯量JL的大小对电

8、机的灵敏度、系统精度和动态性能有明显的影响，在一个伺服系统中，负载惯量JL和电机的惯量Jm必须合理匹配．根据不同的电机类型，匹配条件有所不同。为了使步进电机具有良好的起动能力及较快的响应速度，通常推荐：由于步进电机的起动矩频特性曲线是在空载下作出的，检查其起动能力时应考虑惯性负载对起动频率的影响，即根据起动惯频特性曲线找出带惯性负载的起动频率，然后，再查其起动转矩和计算起