1、伺服控製部分

2、步進控製部分

3、變頻控製部分

我們(men) 來一一解答，這些控製要點。

伺服控製

一．交流伺服電機的工作原理

伺服電機內(nei) 部的轉子是永磁鐵，驅動器控製的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，驅動器根據反饋值與(yu) 目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決(jue) 定於(yu) 編碼器的精度（線數）。

二伺服係統的組成及分類

1．伺服係統的組成：

伺服係統是以位置和角度為(wei) 控製量的控製係統的總稱，與(yu) 位置和角度相關(guan) 聯的速度、角速度、加速度、力等為(wei) 控製量的係統也包含在伺服係統內(nei)

2．伺服係統的分類：

（1）按控製結構分類分為(wei) ： 開環式、閉環式。

（2）按驅動部件分類分為(wei) ：

a．步進電動機伺服係統。

b．直流電動機伺服係統。

c．交流電動機伺服係統。

三．伺服馬達（交流）的特點

1）定位精度高，普通伺服馬達可達到0．036度

2）回應時間快。

3）控製方便靈活，控製係統易於(yu) 實現。

4）型號較多，可根據不同的應用環境選擇不同的類型。

5）提供全閉環控製，可適時監控運行狀況，進行適當的調整變換

四．伺服係統結構

五．伺服控製的選型步驟

1．確定機械規格，負載、剛性等參數。

2．確認動作參數，移動速度、行程、加減速時間、周期、精度等。

3．選擇馬達慣量，負載慣量、馬達軸心轉換慣量、轉子慣量。

4．選擇馬達回轉速度。

5． 選擇馬達額定扭矩。負載扭矩、加減速扭矩、瞬間最大扭矩、實效扭矩。

6．選擇馬達機械位置解析度。

7．根據以上選擇馬達型號。

六．伺服控製的應用

七．常用伺服電機品牌

日本鬆下PANASONIC

日本三菱MITSUBISHI

日本三洋SANYO

台灣東(dong) 元

步進控製

一． 步進電機的工作原理

步進電機是一種將電脈衝(chong) 轉化為(wei) 角位移的執行機構。當步進驅動器接收到一個(ge) 脈衝(chong) 信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個(ge) 固定的角度（稱為(wei) “步距角”），它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控製脈衝(chong) 個(ge) 數來控製角位移量，從(cong) 而達到準確定位的目的；同時可以通過控製脈衝(chong) 頻率來控製電機轉動的速度和加速度，從(cong) 而達到調速的目的。步進電機可以作為(wei) 一種控製用的特種電機，利用其沒有積累誤差（精度為(wei) 100％）的特點，廣泛應用於(yu) 各種開環控製。

二 步進電機的分類

現在比較常用的步進電機包括反應式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單相式步進電機等。

●永磁式步進電機一般為(wei) 兩(liang) 相，轉矩和體(ti) 積較小，步進角一般為(wei) 7．5度 或15度；

●反應式步進電機一般為(wei) 三相，可實現大轉矩輸出，步進角一般為(wei) 1．5度，但噪聲和振動都很大。反應式步進電機的轉子磁路由軟磁材料製成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產(chan) 生轉矩。

●混合式步進電機是指混合了永磁式和反應式的優(you) 點。它又分為(wei) 兩(liang) 相和五相：兩(liang) 相步進角一般為(wei) 1．8度而五相步進角一般為(wei) 0．72度。這種步進電機的應用最為(wei) 廣泛。

三 步進電機係統

1、步進電機的靜態指標術語

a．相數：產(chan) 生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數。常用m表示。b．拍數：完成一個(ge) 磁場周期性變化所需脈衝(chong) 數或導電狀態用n表示，或指電機轉過一 個(ge) 齒距角所需脈衝(chong) 數 。

c．步距角：對應一個(ge) 脈衝(chong) 信號，電機轉子轉過的角位移用θ表示。

d．定位轉矩：電機在不通電狀態下，電機轉子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以 及機械誤差造成的）

e．靜轉矩：電機在額定靜態電作用下，電機不作旋轉運動時，電機轉軸的鎖定力矩。

2．步進電機動態指標及術語

a．步距角精度：步進電機每轉過一個(ge) 步距角的實際值與(yu) 理論值的誤差。

b．失步：電機運轉時運轉的步數，不等於(yu) 理論上的步數。稱之為(wei) 失步。

c．失調角： 轉子齒軸線偏移定子齒軸線的角度 。

d．最大空載起動頻率：電機在某種驅動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。

e．最大空載的運行頻率：電機在某種驅動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的最高轉速頻率。

f．運行矩頻特性：電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與(yu) 頻率關(guan) 係的曲線稱為(wei) 運行矩頻特性 。

四 步進電機選型

1、步距角的選擇：電機的步距角取決(jue) 於(yu) 負載精度的要求 。

2、靜力矩的選擇：靜力矩選擇的依據是電機工作的負載 ，一般情況下，靜力矩應為(wei) 摩擦負載的2－3倍內(nei) 好 。

3、電流的選擇：由於(yu) 電流參數不同，其運行特性差別很大，可依據矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流

五．步進電機的一些特點

1．一般步進電機的精度為(wei) 步進角的3－5％，且不累積。

2．步進電機外表允許的最高溫度一般在攝氏130度以上 。

3．步進電機的力矩會(hui) 隨轉速的升高而下降。

4．步進電機低速時可以正常運轉，但若高於(yu) 一定速度就無法啟動，並伴有嘯叫聲。

5． 步進電機應用於(yu) 低速場合－－－每分鍾轉速不超過1000轉。

六． 步進電機和交流伺服電機性能比較

1、控製精度不同

五相混合式步進電機步距角一般為(wei) 0．72 °、0．36°交流伺服電機的控製精度由電機軸後端的旋轉編碼

器保證 ，對於(yu) 帶標準2500線編碼器的電機而言，其脈衝(chong) 當量為(wei) 360°／10000＝0．036°，伺服電機精度要比步進馬達高。

2．低頻特性不同

步進電機在低速時易出現低頻振動現象。交流伺服電機運轉非常平穩，即使在低速時也不會(hui) 出現振動現象。

3．過載能力不同

步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力 。

4．運行性能不同

步進電機的控製為(wei) 開環控製，啟動頻率過高或負載過大易出現丟(diu) 步或堵轉的現象，停止時轉速過高易出現過衝(chong) 的現象，交流伺服驅動係統為(wei) 閉環控製，驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內(nei) 部構成位置環和速度環，一般不會(hui) 出現步進電機的丟(diu) 步或過衝(chong) 的現象，控製性能更為(wei) 可靠。

5．速度響應性能不同

步進電機從(cong) 靜止加速到工作轉速（一般為(wei) 每分鍾幾百轉）需要200～400毫秒。交流伺服係統的加速性能較好，以鬆下MSMA 400W交流伺服電機為(wei) 例，從(cong) 靜止加速到其額定轉速3000RPM僅(jin) 需幾毫秒，可用於(yu) 要求快速啟停的控製場合

6．矩頻特性不同

步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會(hui) 急劇下降，交流伺服電機為(wei) 恒力矩輸出。

綜上所述，交流伺服係統在許多性能方麵都優(you) 於(yu) 步進電機。但在一些要求不高的場合也經常用步進電機來做執行電動機。所以，在控製係統的設計過程中要綜合考慮控製要求、成本等多方麵的因素，選用適當的控製電機。

七 常用步進馬達品牌

東(dong) 方步進馬達

東(dong) 元步進馬達

三洋步進馬達

變頻控製

通用電機介紹

三相鼠籠式交流電機是感應電機中最常見的一種，其構造及特性如下：

1）感應電機的構造示意圖

電機的構造示意圖

2）電機的特性：

變頻器

1） 變頻原理

變頻器是能夠簡單、自由地改變交流電機轉速的一種控製裝置。

變頻器是通過改變交流電機電源頻率實現調速的：

2） 變頻器的構成

2．1變流器（整流器）：大量使用的是二極管橋整流器，如圖1 所示，它把工頻電源變換為(wei) 直流電源。也可用兩(liang) 組晶體(ti) 管變流器構成可逆變流器，由於(yu) 其功率方向可逆，可以進行再生運轉。

2．2平波回路：在整流器整流後的直流電壓中，含有電源6 倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chan) 生的脈動電流也使直流電壓變動。為(wei) 了抑製電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有餘(yu) 量，可以省去電感，采用簡單的平波回路。

2．3逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為(wei) 所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6 個(ge) 開關(guan) 器件導通、關(guan) 斷就可以得到3 相交流輸出。

2．4製動回路：異步電動機在再生製動區域使用時（轉差率為(wei) 負），再生能量存於(yu) 平波回路電容器中，使直流電壓升高。一般說來，由機械係統（含電動機）慣量積累的能量比電容能儲(chu) 存的能量大，需要快速製動時，可用可逆變流器向電源反饋或設置製動回路（開關(guan) 和電阻）把再生功率消耗掉，以免直流電路電壓上升。

2．4製動回路：異步電動機在再生製動區域使用時（轉差率為(wei) 負），再生能量存於(yu) 平波回路電容器中，使直流電壓升高。一般說來，由機械係統（含電動機）慣量積累的能量比電容能儲(chu) 存的能量大，需要快速製動時，可用可逆變流器向電源反饋或設置製動回路（開關(guan) 和電阻）把再生功率消耗掉，以免直流電路電壓上升。

3）變頻器的應用目的及用途

變頻器和交流電機構成的可調速傳(chuan) 動稱為(wei) 變頻器傳(chuan) 動，其功能用途如下。其中可能互為(wei) 關(guan) 連，實際上無明確分類，此表僅(jin) 作參考。

4）品牌

目前市場應用比較多的品牌如下：

國外：西門子（MM4係列包括（MM420，MM440，MM430，MM410等））、ABB（ACS係列包括（ACS350，ACS510， ACS550，ACS800等））、FUJI、日立、丹佛斯、施奈德.