伺服系统的分类及其工作原理和性能特点分析

1、伺服系统的分类及其工作原理和性能特点分析2011-12-19 17:16:32|分类：默认分类 字号大中小订阅伺服系统是输入控制输出的一种自动控制系统,它可以严格的现实输出变量精确地 跟随或复现输入变量，一般情况下，它的控制对象为机械位置或角度，现在的工业控制中， 很多大的设备设施都需要现实自动控制和精确高精度的控制，这样就导致其得到了十分广泛 应用。一般有三种基本控制方式，即位置、速度、力矩控制方式。通常位置和速度控制用得 比较多。在伺服系统中，控制电路十分关键，它直接影响到系统的性能品质。由于上面的分析可以看出，它对于工业控制、自动化、自动控制、工控等领域，使 用的频率还是很高的。下面我们

2、来深入的分析一下什么是伺服系统，伺服系统的分类，并分 析各种伺服系统的工作原理和性能及特点比较，通过总结这些基础知识，希望能给大家的学 习带来帮助和参考。伺服系统的分类、原理和特点(1)按调节理论分类A、开环-即无位置反馈的系统，其驱动元件主要是功率步进电机或液压脉冲马达。 它的结构简单、易于控制，但缺点是精度差，低速不平稳，扭矩小。一般用于轻载负载变化 不大或经济型数控机床上。在这种系统中，如果是大功率驱动时，用步进电机作为执行元件。 驱动电路的主要任务是将指令脉冲转化为驱动执行元件所需的信号。图1开环系统构戚图B、闭环误差控制随动随动系统。数控机床进给系统的误差，是CNC输出的位 置指令和

3、机床工作台实际位置的差值。闭环系统运动执行元件不能反映运动的位置，因此需要有位置检测装置。由于是反馈控制，反馈测量装置精度很高，所以系统传误差可得到补偿, 提高了跟随精度和定位精度。主要由执行元件、检测单元、比较环节、驱动电路和机床5部 分组成。比较环节的作用是将指令信号和反馈信号进行比较，两者的差值作为伺服系统的跟 随误差，经驱动电路，控制执行元件带动工作台继续移动，直到跟随误差为零。图对闭环系统构成框图C、半闭环半闭环和闭环系统的控制结构是一致的，不同点只是闭环系统环内 包括较多的机械传动部件，传动误差均可被补偿。理论上精度可以达到很高。但由于受机械 变形、温度变化、振动以及其它因素的影响

4、，系统稳定性难以调整。这种伺服系统所能达以 的精度、速度和动太特性优于开环伺服系统，其复杂性和成本低于闭环伺系统，主要用于大 多数中小型数控机床。(2)按驱动元件的类型分类A、电液伺服系统-由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。最常 见的有电液位置伺服系统、电液速度控制系统和电液力(或力矩)控制系统.。常用的位置检测 元件有自整角机、旋转变压器、感应同步器和差动变压器等。为改善系统性能，常采用串联 滞后校正来提高低频增益，降低系统的稳态误差。此外，采用加速度或压力负反馈校正则是 提高阻尼性能而又不降低效率的有效办法。B、电气伺服系统-全部采用电子器件和电机部件，操作维护方便，可靠性

5、高。驱 动元件主要有步进电机和交流伺服电机。它们没有液压系统中的噪声、污染和维修费用高等 问题，但反应速度和低速力矩不如液压系统高，现在电机的驱动线路、电机本身的结构都得 到很大的改善，性能大大提高。C、机电伺服系统以电动机作为动力驱动元件，电动机是将电能转换为机械能 的元件，功率范围宽，使用方便，容易控制，是应用最广的驱动元件。机电伺服系统按所用电 机的类型又可分为直流伺服系统和交流伺服系统，它性能和结构与电机类型和控制方式有很 大关系。结构和技术要求根据不同的伺服系统的分类，他们的结构会有差别，但是一般闭环的结构主要包括 控制器，被控对象，执行环节，检测环节,比较环节等五部分;信号输入后先

6、是到达比较环节，进 行与预定值比较，将比较的结构输入控制器，控制器根据内置的控制算法来计算的到输出到 执行环节,执行环节就将这些信号转成合适的输出来驱动需要驱动的设备，也就是被控对象。 在驱动被控对象的时候，我们通过检测一些我们用来对比的信号，并经过检测环节来反馈到 比较环节，这样来进行控制。它的技术要求主要包括系统精度、稳定性、响应特性、工作频率四大方面，这四大 方面也是我们在选择一款合适的产品时候最需要关注的地方。发展趋势随着科技的发展和控制系统和控制技术的发展，伺服控制系统得到了迅速的发展， 尽管伺服系统的分类很多形式各异，但是它们的发展趋势是一样的，主要表现在高效率化、 直接驱动、高速高精高性能化、一体化和集成化、通用及网络化、智能及模块化、专用化和 多样化等发展等方面。在工业领域，特别是数控、机床等领域，由于