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学习伺服控制心得

学习伺服控制心得在本学期,作为电气专业的学生,我们学习了本专业相对重要的一门课程——伺服控制原理,通过学习,我们对伺服控制原理有了一定的了解,虽然在很多方面还不是理解的特别透彻,但对其基本原理与应用都有了一定的认识,下面是我对伺服控制的认识与体会。

伺服控制原理分为开环伺服控制和闭环伺服控制,我们主要学习的是闭环伺服控制,所以我重点说一说在闭环伺服控制方面的体会。

在数控机床上,尤其是在计算机数控机床上,闭环伺服驱动系统由于具有工作可靠、抗干扰性强以及精度高等优点,因而相对于开环伺服驱动系统更为常用。但由于闭环伺服驱动系统增加了位置检测、反馈、比较等环节,与步进式开环系统相比,它的结构比较复杂,调试也相对更困难。

伺服控制工作用原理:

从结构上看,伺服控制器和器差不多,但对元器件的要求精度和可靠性更高。目前主流的伺服控制器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,可以实现比较复杂的控制算法,事项数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流,得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电,再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元(AC-DC)主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。

伺服控制器也是伺服系统的核心,它的精度决定了伺服控制系统的整体精度。

闭环伺服驱动系统的执行元件

随着数控技术的发展,对执行元件的要求愈来愈高,归纳起来主要有以下几点:

(1) 尽可能减少电机的转动惯量,以提高系统的快速动态响应;

(2) 尽可能提高电机的过载能力,以适应经常出现的冲击现象;

(3) 尽可能提高电机低速运行的稳定性和均匀性,以保证低速时伺服系统的精度。

鉴于机械加工的特殊性,一般的电机不能满足数控机床对伺服控制的要求。目前,在数控

机床上广泛应用的有直流伺服电机和交流伺服电机。

1、直流伺服电机

(1) 低惯量直流伺服电机。主要有无槽电枢直流伺服电机及其他一些类型的电机。无槽电枢直流伺服电机的工作原理与一般直流电机相同,其结构的差别和特点是:电枢铁心是光滑无槽的圆体,电枢绕组用环氧树脂固化成型并粘结在电枢铁心表面上,电枢的长度与外径之比在5倍以上,气隙尺寸比一般的直流电机大10倍以上。它的输出功率在几十瓦至10 kW以内。主要用于要求快速动作、功率较大的系统。

(2) 宽调速直流力矩电机。这种电机用提高转矩的方法来改善其动态性能。它的结构形式与一般直流电机相似,通常采用他激式。目前几乎都用永磁式电枢控制。它具有以下特点:

(3) 直流伺服电机的脉宽调速原理。调整直流伺服电机转速的方法主要是调整电枢电压。目前使用最广泛的方法是晶体管脉宽调制器—直流电机调速(PWM —M)。它具有响应快,效率高,调速范围宽以及噪音污染小,简单可靠等优点。

2、交流伺服电机

交流伺服电机驱动是最新发展起来的新型伺服系统,也是当前机床进给驱动系统方面的一个新动向。该系统克服了直流驱动系统中电机电刷和整流子要经常维修、电机尺寸较大和使用环境受限制等缺点。它能在较宽的调速范围内产生理想的转矩,结构简单,运行可靠,用于数控机床等进给驱动系统为精密位置控制。

交流伺服电机的工作原理与两相异步电机相似。然而,由于它在数控机床中作为执行元件,将交流电信号转换为轴上的角位移或角速度,所以要求转子速度的快慢能够反映控制信号的相位,无控制信号时它不转动。特别是当它已在转动时,如果控制信号消失,它立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后,若控制信号消失,它往往不能立即停止而要继续转动一会儿。

交流伺服电机也是由定子和转子构成。定子上有励磁绕组和控制绕组,这两个绕组在空间相差90°电角度。若在两相绕组上加以幅值相等、相位差90°电角度的对称电压,则在电机的气隙中产生圆形的旋转磁场。若两个电压的幅值不等或相位不为90°电角度,则产生的磁场将是一个椭圆形旋转磁场。加在控制

绕组上的信号不同,产生的磁场椭圆度也不同。例如,负载转矩一定,改变控制信号,就可以改变磁场的椭圆度,从而控制伺服电机的转速。交流伺服电机的控制方式有三种:幅值控制、相位控制和幅值相位混合控制。

通过我们的学习,我们学到了很多关于伺服控制原理的知识,相信我们会在以后的学习和工作中,把伺服控制原理更好的运用于实践。

电气1131

18号

李广政

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