自從德國在1978年漢諾威貿易博覽會上正式推出MAC永磁交流伺服電動機和驅動系統(tǒng),,這標志著此種新一代交流伺服技術已進入實用化階段,。到20世紀80年代中后期,,各公司都已有完整的系列產品,。整個伺服裝置市場都轉向了交流系統(tǒng),。
早期的模擬系統(tǒng)在諸如零漂,、抗干擾,、可靠性,、精度和柔性等方面存在不足,,尚不能完全滿足運動控制的要求,近年來隨著微處理器,、新型數(shù)字信號處理器(DSP)的應用,,出現(xiàn)了數(shù)字控制系統(tǒng),控制部分可完全由軟件進行,,分別稱為直流伺服系統(tǒng),、三相永磁交流伺服系統(tǒng)。
什么是伺服電機,?
伺服電機(servo motor )是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉的發(fā)動機,,是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機可使控制速度,,位置精度非常準確,,可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制,,并能快速反應,,在自動控制系統(tǒng)中,用作執(zhí)行元件,,且具有機電時間常數(shù)小,、線性度高、始動電壓等特性,,可把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出,。分為直流和交流伺服電動機兩大類,其主要特點是,,當信號電壓為零時無自轉現(xiàn)象,,轉速隨著轉矩的增加而勻速下降,。
伺服電機工作原理及應用
1、伺服系統(tǒng)(servo mechanism)是使物體的位置,、方位,、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統(tǒng)。伺服主要靠脈沖來定位,,基本上可以這樣理解,,伺服電機接收到1個脈沖,就會旋轉1個脈沖對應的角度,,從而實現(xiàn)位移,,因為,伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能,,所以伺服電機每旋轉一個角度,,都會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖,這樣,,和伺服電機接受的脈沖形成了呼應,,或者叫閉環(huán),如此一來,,系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機,,同時又收了多少脈沖回來,這樣,,就能夠很精確的控制電機的轉動,,從而實現(xiàn)精確的定位,可以達到0.001mm,。
直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低,,結構簡單,,啟動轉矩大,調速范圍寬,,控制容易,,需要維護,但維護不方便(換碳刷),,產生電磁干擾,,對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合,。
無刷電機體積小,,重量輕,出力大,,響應快,,速度高,,慣量小,轉動平滑,,力矩穩(wěn)定,。控制復雜,,容易實現(xiàn)智能化,,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相,。電機免維護,,效率很高,運行溫度低,,電磁輻射很小,,長壽命,可用于各種環(huán)境,。
2,、交流伺服電機也是無刷電機,,分為同步和異步電機,,目前運動控制中一般都用同步電機,它的功率范圍大,,可以做到很大的功率,。大慣量,,最高轉動速度低,且隨著功率增大而快速降低,。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應用,。
3、伺服電機內部的轉子是永磁鐵,,驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場,,轉子在此磁場的作用下轉動,同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器,,驅動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較,,調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度(線數(shù)),。
交流伺服電機和無刷直流伺服電機在功能上的區(qū)別:交流伺服要好一些,,因為是正弦波控制,轉矩脈動小,。直流伺服是梯形波,。但直流伺服比較簡單,便宜,。
直流伺服電機可應用在是火花機,、機械手,、精確的機器等??赏瑫r配置2500P/R高分析度的標準編碼器及測速器,,更能加配減速箱、令機械設備帶來可靠的準確性及高扭力,。 調速性好,,單位重量和體積下,輸出功率最高,,大于交流電機,,更遠遠超過步進電機。多級結構的力矩波動小,。