《机电一体化技术》课件-5.1伺服传动技术概述

第五章伺服传动技术5.1伺服传动技术概述目

录伺服传动技术概念

1伺服系统的结构组成24伺服系统基本要求伺服系统的分类3伺服传动技术概念伺服传动技术（也称为伺服控制，或伺服系统）它是指在控制指令的指挥下，控制驱动执行机构，使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。实现执行机构对给定指令的准确跟踪，即实现输出变量的某种状态能够自动，连续，精确的复现输入指令信号的变化规律。伺服系统主要用于机械设备位置和速度的动态控制，在数控机床、工业机器人、坐标测量机以及自动导引车等自动化制造、装配及测量设备中，已经获得非常广泛的应用。

伺服系统的结构组成图1伺服系统的组成原理图伺服系统的结构组成比较元件♦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。调节元件♦调节元件又称控制器，控制器的主要任务是根据输入信号和反馈信号决定控制策略。常用的控制算法有PID(比例.积分、微分)控制和最优控制等。控制器通常由电子线路或计算机组成。执行元件♦执行元件主要由伺服电动机或液压伺服机构和机械传动装置等组成。目前，采用电动机作为驱动元件的执行机构占据较大的比例。伺服电动机包括步进电动机、直流同服电动机、交流伺服电动机等。伺服系统的结构组成被控对象♦被控对象是伺服系统中被控制的设备或装置，也是机电一体化产品最关心的运行机构，它是直接实现目的功能或主功能的主体，其行为质量反映着整个伺服系统的性能。被控对象一般是机械装置，包括传动机构和执行机构。测量反馈元件♦测量反馈元件是指传感器及其信号检测装置，用于实时检测被控对象的输出量并将其反馈到比较元件。伺服系统的分类通常根据伺服驱动机的种类来分类，有电气式、油压式或电气一油压式三种伺服系统。若按功能来分：有速度或加速度伺服系统、位置伺服系统等。若按照系统中包含的元件特性和信号作用来分，可分为模拟式伺服系统和数字式伺服系统二大类。按控制理论，伺服系统一般分为:开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环同服系统三类。伺服系统的分类开环伺服系统♦开环伺服系统的能换部件主要是步进电机或电液脉冲马达，其指令脉冲个数与转过的角度呈线性关系，故开环系统一般不用位置检测元件实现定位，它通过指令脉冲的个数控制位置移量，借助指令脉冲的频率控制其运动速度。♦该系统结构简单，易于控制，但精度差，低速不平稳，高速扭矩小。它一般适用于要求不太高的场合，例如轻载负载变化不大或经济型数控机床一般采用这种系统。伺服系统的分类闭环伺服系统♦闭环伺服系统是误差控制随动系统，对于数控机床，其进给系统的误差是CNC输出的位置机床工作台(或刀架)实际位置的的差值。显然，开环同服系统不能反映运动的实际位置，因此需要有位置检测系统。该系统测出实际位移量或者实际所处位置，并将测量值反馈给CNC装置，与指令进行比较，求得误差，因此构成闭环位置控制。由于闭环伺服系统是反馈控制，反馈测量系统精度一般比较高，所以系统传动链的误差，环内各元件的误差以及运动中造成的误差都可以得到补偿，从而大大提高了跟随精度和定位精度。♦闭环数控机床的分辨率多数为1μm，定位精度可达+0.01~0.005mm?高精度的分辨率可达0.1μm。整个装置的精度主要取决于测量系统的制造精度和安装精度。伺服系统基本要求对伺服系统的基本要求有稳定性、精度和快速响应性。♦

稳定性是指作用在系统上的扰动消失后，系统能够恢复到原来的稳定状态下运行或者在输入指令信号作用下，系统能够达到新的稳定运行状态的能力。♦

精度是伺服系统一项重要的性能要求。它是指其输出量复现输入指令信号的精确程度。♦

快速响应性是