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直流伺服系统解析,直流伺服系统的组成、结构及其控制原理_6

2019-11-14 10:41编辑:admin人气:


  直流伺服电机,它包括定子、转子铁芯、电机转轴、伺服电机绕组换向器、伺服电机绕组、测速电机绕组、测速电机换向器,所述的转子铁芯由矽钢冲片叠压固定在电机转轴上构成。伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。

  直流伺服电机特指直流有刷伺服电机电机成本高结构复杂,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护不方便(换碳刷),会产生电磁干扰,对环境有要求。因此它不可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

  直流伺服电机还包括直流无刷伺服电机电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定,电机功率有局限做不大。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。电机免维护不存在碳刷损耗的情况,效率很高,运行温度低噪音小,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。

  直流伺服系统解析,直流伺服系统的组成、结构及其控制原理

  直流伺服系统的结构及其原理

  直流伺服系统解析,直流伺服系统的组成、结构及其控制原理

  1、位置检测与信号综合环节

  (1)旋转变压器:是一种输出电压随转角变化的角位移测量装置。

  (2)相敏放大器:将交流电压转换为与之成正比的直流电压,并使它的极性与输入的交流电压的相位相适应。

  (3)位置检测与信号综合环节

  2、脉宽调制型(PWM)功率放大

  基本原理:利用大功率电器的开关作用,将直流电压转换成一定频率的方波电压,通过对方脉冲宽度的控制,改变输出电压的平均值。

  (1)PWM变换器

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  (2)双极型PWM变换器

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  根据图很容易导出双极式可逆PWM变换器电枢两端平均电压的表达式

  直流伺服系统解析,直流伺服系统的组成、结构及其控制原理

  双极式PWM变换器特点:

  优点:

  ①电流连续;

  ②可使电动机在四个象限中运行;

  ③电动机停止时,有微振电流,能消除摩擦死区;

  ④低速时,每个晶体管的驱动脉冲仍较宽,有个晶体管的可靠导通;

  ⑤低速时平稳性好,调速范围宽。

  缺点:

  在工作过程中,四个功率晶体管都处于开关状态,开关损耗大,且容易发生上、下两管直通的事故。为了防止上、下两管同时导通,在一管关断和另一管导通的驱动脉冲之间,应设置逻辑延时。

  直流伺服系统的稳态误差分析

  影响伺服系统的稳态精度,导致系统产生稳态误差的因素有以下几个方面:由检测元件引起的检测误差;由系统的结构和输入信号引起的原理误差;负载扰动引起的扰动误差。

  1.检测误差

  2.原理误差

  3.扰动误差

  直流伺服系统的动态校正

  方法:

  1、速度调节器的设计。

  2、位置调节器的设计。

  直流伺服系统的组成及其控制

  直流伺服和交流伺服相似,可以采用控制器开环控制方式,控制器半闭环控制和全闭环控制系统。

  直流伺服系统控制面板结构如下,面板右侧为与直流伺服电机接口板的接口,包括电机驱动接口和编码器接口;左侧为与运动控制器面板的接口,包括位置控制模式接口和速度控制模式接口。

  直流伺服系统解析,直流伺服系统的组成、结构及其控制原理

  M+,M-信号为直流无刷伺服电机的电源线,用于驱动电机的运动。

  A+,A-,B+,B-,C+,C-,5+,0V信号为编码器信号,用于反馈电机轴的实际位置。

  A,/A,B,/B,C,/C,+5V,PUL+,DIR+,OGND,OVCC,GND,DAC,RESET,ALM,ENABLE为与控制器相连的控制信号。

  其含义为:

  A,/A,B,/B,C,/C为驱动器反馈给运动器控制器的编码器信号。

  +5V为电源。

  PUL+,PUL-为脉冲信号,用于位置模式下的电机控制。

  DIR+,DIR-为方向信号,用于位置模式下的电机控制。

  OGND,OVCC,GND分别为模拟地,模拟电源和数字地。

  DAC为驱动器接受的模拟控制信号,范围一般为-10V-10V。

  RESET,ALM,ENABLE为控制信号,分别表示驱动器的复位,报警以及使能功能。

  直流伺服驱动器通常具有速度控制模式和位置控制模式。

  采用位置模式时,输入控制信号为脉冲和方向(或是正负脉冲),采用速度模式时,输入控制信号为模拟量。驱动器将输入信号转化为速度控制信号,经过速度控制器转化为电流控制信号,电流信号通过PWM回路作用于功率扩大模块的输出模块,最后施加给电机。

  直流伺服系统解析,直流伺服系统的组成、结构及其控制原理

  直流伺服驱动器采用IDM智能伺服驱动器

  IDM240/640是嵌入式智能、高精密、全数字化的伺服驱动器,可驱动方波或正弦波无刷伺服电机(PMSM),直流有伺服电机,通过CAN或RS-485接口可组成多达256个轴的分布式智能网络运动系统,嵌入的高级可编程运动语言(TML)提供各种高级运动控制和plc专用功能。

  主要特点如下 :

  分布式智能,单轴主控运行或从动轴模式

  控制模式:位置,速度,转矩,电压,外部变量

  运动模式:脉冲+方向,电子齿轮,Profiling,Contouring

  可编程保护:位置误差,过流,过压或欠压,I2t,

  DSP控制技术:基于MoTIonChipTM 技术

  RS232/485串行接口,波特率可达115KB

  CAN2.0局域总线,兼容CANopen,波特率可达1MHz

  输出电流:连续电流5A/8A,峰值电流16A,

  电源电压:12-48VDC(IDM240) ,12-48VDC(逻辑电源)/80V(电机)(IDM640)

  紧凑结构设计:136 x 84.5 x 26 mm

  控制软件采用Easy MoTIon Studio,控制软件特点如下:

  高级图形化评估分析编程工具EasyMoTIon Studio平台快速设置电机、驱动器参数及编程运动程序,TML_LIB函数库是智能化伺服驱动器在 PC上执行运动控制应用的一个函数库,在C/C++、Basic、Delphi、Labview开发的应用程序中调用库中的.DLL文件执行后,能直接与驱动器通信、设置参数、查询状态、传送命令、定义运动事件,测试输入输出口状态等。

  Starter Kit for IDM640:包含驱动器的完整组件,包括一个IDM640驱动器,一个电机,一个I/O板,EasyMoTIon Studio软件,以及应用程序的帮助和完整文件。是测试您的运动控制程序的理想实验平台。如上所述均包含在一个可立即运行、即插即用的组件中。

  直流伺服系统解析,直流伺服系统的组成、结构及其控制原理

  直流伺服电机包括如下组成部分:

  定子:磁场永磁体

  转子:电枢绕组

  换向:换向器与碳刷

  加于直流电机的直流电源,借助于换向器和电刷的作用,使直流电机电枢线圈流过的电流,方向是交变的,从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变,确保直流电动朝确定的方向连续旋转。

  5

  直流伺服优点:

   精确的速度控制

   转矩速度特性很硬

   原理简单、使用方便

   价格优势

  缺点:

   电刷换向

   速度限制

   附加阻力

   产生磨损微粒(对于无尘室)

(来源:未知)

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