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定义：在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。 作用：伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确。 分类：A:直流伺服电机和交流伺服电机, B:直流伺服电机分为有刷和无刷电机。 有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。 无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低,电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。 交流伺服电机也是无刷电机 分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。 伺服驱动系统的分类 数控机床的伺服驱动系统按其用途和功能分为进给驱动系统和主轴驱动系统；按其控制原理和有无位置检测反馈环节分为开环系统和闭环系统；按驱动执行元件的动作原理分为电液伺服驱动系统和电气伺服驱动系统。电气伺服驱动系统又分为直流伺服驱动系统和交流伺服驱动系统 1.进给驱动与主轴驱动 进给驱动是用于数控机床工作台或刀架坐标的控制系统，控制机床各坐标轴的切削进给运动，并提供切削过程所需的转矩。主轴驱动控制机床主轴的旋转运动，为机床主轴提供驱动功率和所需的切削力。一般地，对于进给驱动系统，主要关心它的转矩大小、调节范围的大小和调节精度的高低，以及动态响应速度的快慢。对于主轴驱动系统，主要关心其是否具有足够的功率、宽的恒功率调节范围及速度调节范围。 2.开环控制和闭环控制 数控机床伺服驱动系统的基本组成如图所示。数控机床的伺服驱动系统按有无反馈检测单元分为开环和闭环两种类型(见数控机床伺服驱动系统分类)，这两种类型的伺服驱动系统的基本组成不完全相同。但不管是哪种类型，执行元件及其驱动控制单元都必不可少。驱动控制单元的作用是将进给指令转化为驱动执行元件所需要的信号形式，执行元件则将该信号转化为相应的机械位移。 开环伺服驱动系统由驱动控制单元、执行元件和机床组成。通常，执行元件选用步进电机。执行元件对系统的特性具有重要影响。 闭环伺服驱动系统由执行元件、驱动控制单元、机床，以及反馈检测单元、比较控制环节组成。反馈检测单元将工作台的实际位置检测后反馈给比较控制环节，比较控制环节将指令信号和反馈信号进行比较，以两者的差值作为伺服系统的跟随误差经驱动控制单元，驱动和控制执行元件带动工作台运动。 在CNC系统中，由于计算机的引入，比较控制环节的功能由软件完成，从而导致系统结构的一些改变，但基本上还是由执行元件、反馈检测单元、比较控制环节、驱动控制单元和机床组成。 伺服，步进电机术语 定位或剩余力矩：在没有电流通过绕组时，能使电机的输出轴旋转所需用施加的力矩。 驱动器：一个用来运行步进电机的电气控制装置。这包括电源、逻辑程序器、开关元件以及一个确定步进速率的变频脉冲源。 动态力矩：在一定步进速率下电机所产生的力矩。动态力矩可由PULL IN（牵入）力矩或 PULL OUT（牵出）力矩所表示。 保持力矩：绕组在通以稳态直流电时，能使电机的输出轴旋转所需施加的力矩。 惯性：物体对加速或减速的惯性测量值。此处用于指电机所要移动负载的惯性，或电机转子的惯性。线性步进增长（或称步长）：转子每旋转一个步距角导螺杆所产生的线性行程。 最大温升：由电阻上拉方式决定，电机安装在通风的环境中，保持线圈中的电流恒定 牵入力矩：必须克服转子惯量的加速转矩，以及加速时固定连接的外接负载和各种摩擦转矩。因此，牵入力矩通常小于牵出力矩。 牵出力矩：电机在恒速下能够产生的最大力矩。因为速度不变，所以没有惯性力矩。同时转子内部的动能和惯性载荷使牵出力矩增大。 脉冲速率：每秒施加到电机绕组上的脉冲数量（PPS）。脉冲速率等于电机步进速率。 每秒脉冲数（PPS）：电机在一秒钟内所产生的步数（有时称为“步数/秒”）。这由电机驱动器所产生的脉冲频率所决定。 升降速：在电机不失步的情况下，将给定负荷从原有的低步进速率增加至最大，接着再降低至原有速率的一种驱动技术。单步进响应：电机进行完整的一步所要求的时间。 步进：电机每接收一个脉冲时转子的角度。对于直线电机来说，步进为直线距离。 步距角：每一步转子所产生的旋转，测量单位为度。每周旋转步数：转子旋转360度所需要的总步数。 力矩与惯性比率：保持力矩除以转子转动惯量。 伺服电机主要特点 1、自动调整 高性能的实时自动调整增益。根据负载惯重的变化，与自适应滤波器配合，从低刚性到高刚性都可以自动调整增益。因旋转方向不同而产生不同负载转矩的垂直轴情况下，也可以自动进行调整。具备异常速度检测功能，因此可以将增益调整过程中产生的异常速度调整到正常。通过显示面板操作，可以在监控实时调整情况的同时，进行设置和确认。 2、高速高响应 速度响应频率最高达1KHz。内置有瞬时速度观测器，可以高速、高分辩率地检测出电机的转速。高性能的机械适应性。无论是易产生共振的传送带驱动机械，还是高刚性的丝杆传动机械，都可以高性能的自动调整功能来实现高速定位。 3、低振动 自适应滤波器。内置自适应滤波器，可以根据机械共振频率不同而自动地调整陷波滤波器的频率。可以控制由于机械不稳定以及共振频率变化而发生的噪音。两个陷波滤波器。内置了不同于自适应滤波器的两个独立通道的滤波器。两个陷波滤波器可以以1Hz为单位、分别设置陷波的频率和幅度。内置了两个通道的振动抑制滤波器，可以抑制刚性较低的机械在启动和停止时产生的振动。两个通道的振动频率，可以根据旋转方向的不同而 伺服电机应用构造 伺服电机可以应用于交流电机或直流电机,由于早期的大电流的控制只能通过SCR完成,所以以前的伺服电机主要是直流电机,随着晶体管可以控制大电流以及高频开关大电流,交流伺服电动机也广泛使用.早期的伺服电机主要是用于伺服放大器,现在这类电机应用于伺服放大或变频控制,这就意味着一台同样的伺服电机可以应用于伺服系统,也可以变频驱动.一些公司在伺服系统上使用闭环控制而不再使用步进电机,这样一台连接到一只高速控制器上的简单交流电动机也可以作为一台伺服电机 伺服系统的作用及组成 在自动控制系统中，把输出量能够以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为随动系统，亦称伺服系统。例如，数控机床的伺服系统是指以机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称为随动系统。 伺服系统由伺服驱动装置和驱动元件（或称执行元件伺服电机）组成，高性能的伺服系统还有检测装置，反馈实际的输出状态。伺服系统的作用在于接受来自上位控制装置的指令信号，驱动被控对象跟随指令脉冲运动，并保证动作的快速和准确，这就要求高质量的速度和位置伺服。以上指的主要是进给伺服控制，另外还有对主运动的伺服控制，不过控制要求不如前者高。整个伺服运动控制系统的精度和速度等技术指标往往主要取决于伺服系统。 |
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