机电一体化单元四ppt课件.ppt

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1、单元四机电一体化伺服驱动技术A教学目标B引言4.1概述4.2典型执行元件4.3执行元件功率驱动接口小结A教学目标1.掌握机电一体化的伺服控制系统的结构、类型2.熟悉机电一体化伺服系统典型执行元件：电气式、液压式、气压式。3.掌握步进电机及其控制系统4.掌握伺服电机结构及工作原理5.熟悉交流伺服电机及其速度控制6.掌握液压执行元件工作原理及应用7.掌握气压执行元件工作原理8.熟悉常用执行元件功率驱动接口下一页返回B引言伺服驱动系统是机电一体化技术的重要组成部分，其技术的发展程度直接关系到数控机床、工业机器人及其它产业控制技术的发展，是相关产业发展的关键技术之一。随着世界装备

2、制造业的迅猛发展，高速切削、超精密加工、网络制造、具有网络接口的全数字交流伺服驱动系统、直线伺服系统和高速电主轴已成为伺服驱动系统的发展新方向。现代交流伺服系统最早被应用到宇航和军事领域，比如火炮、雷达控制。逐渐进入到工业领域和民用领域。工业应用主要包括高精度数控机床、机器人和其他广义的数控机械，比如纺织机械、印刷机械、包装机械、医疗设备、半导体设备、邮政机械、冶金机械、自动化流水线、各种专用设备等。其中伺服用量最大的行业依次是：机床、食品包装、纺织、电子半导体、塑料、印刷和橡胶机械，合计超过75％。4.1概述伺服驱动技术指执行系统和机构中的一些技术问题。伺服的意思就是“

3、伺候服侍”，就是在控制指令的指挥下，控制驱动元件，使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。伺服系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。伺服系统主要用于机械设备位置和速度的动态控制。加工中心的机械加工过程就是一个典型的伺服控制过程，位移传感器不断地将刀具进给的位移传送给计算机，通过与加工位置目标比较，计算机输出继续加工或停止加工的控制信号。上一页下一页返回4.1概述4.1.1伺服驱动系统的种类及特点绝大部分机电一体化系统都具有伺服功能，机电一体化系统中的伺服控制是为执行机构按设计要求实现运动而提供控制和动力的重要环节。伺

4、服系统本身就是一个典型的机电一体化系统。无论多么复杂的伺服系统都是由若干功能元件组成的。图4-1是由各功能元件组成的伺服系统基本结构方框图。上一页下一页返回4.1概述(1)比较元件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。(2)调节元件又称控制器，通常是计算机或PID控制电路，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。(3)执行元件的作用是按控制信号的要求，将输入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

5、。(4)被控对象是指被控制的机构或装置，是直接完成系统目的的主体。一般包括传动系统、执行装置和负载。上一页下一页返回4.1概述(5)测量反馈元件是指能够对输出进行测量，并转换成比较元件所需要的量纲的装置一般包括传感器和转换电路。无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是低于检测装置的精度在实际的伺服控制系统中，上述每个环节在硬件特征上并不独立，可能几个环节在一个硬件中，如测速直流电机既是执行元件又是检测元件伺服系统的种类很多，按其驱动元件的类型分类，可分为电气伺服系统、液压伺服系统、气动伺服系统。电气伺服系统根据电机类型的不同又可分为直流伺服系统、交流伺服系统和步进电机控制

6、伺服系统。一般我们也将驱动元件称作执行元件或执行器、执行机构。上一页下一页返回4.1概述按控制方式分类，伺服系统又可分为开环控制伺服系统、闭环控制伺服系统和半闭环控制伺服系统。开环控制伺服系统结构简单、成本低廉、易于维护，但由于没有检测环节，系统精度低、抗干扰能力差。闭环控制伺服系统能及时对输出进行检测，并根据输出与输入的偏差，实时调整执行过程，因此系统精度高，但成本也大幅提高。半闭环控制伺服系统的检测反馈环节位于执行机构的中间输出上，因此一定程度上提高了系统的性能。如位移控制伺服系统中，为了提高系统的动态性能，增设的电机速度检测和控制就属于半闭环控制环节。上一页下一页返

7、回4.1概述4.1.2执行器及其选取依据执行器通常又称为驱动器、调节器等，是驱动、传动、拖动、操纵等装置、机构或元器件的总称。目前，我国关于执行器的称谓还不尽一致。以往所指的电动、液动、气动执行器大多是按照采用动力源形式进行分类的器件，都是通过物体的结构要素实现对目的物的驱动和操作。与其相对应的则是物性型执行器，这种执行器主要是利用物体的物性效应(包括物理效应、化学效应、生物效应等)实现对目的物的驱动与操作。上一页下一页返回4.1概述例如，利用逆压电效应的压电执行器，利用静电效应的静电执行器，利用电致与磁致伸缩效应的电与磁执行