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伺服系统的特点、分类及开展方向传动网导语：伺服电机servomotor是指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。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机servomotor是指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。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反响，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或者角速度输出。分为直流和沟通伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。数控机床伺服系统的作用在于承受来自数控装置的指令信号，驱动机床挪动部件跟随指令脉冲运动，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。数控机床的精度和速度等技术指标往往主要取决于伺服系统。一、伺服系统的根本要求和特点1.对伺服系统的根本要求1稳定性好：稳定是指系统在给定输入或者外界干扰作用下，能在短暂的调节经过后到达新的或回复到原有平衡状态。2精度高：伺服系统的精度是指输出量能跟随输入量的准确程度。作为精细加工的数控机床，要求的定位精度或者轮廓加工精度通常都比拟高，允许的偏向一般都在0.010.00lmm之间。3快速响应性好：快速响应性是伺服系统动态品质的标志之一，即要求跟踪指令信号的响应要快，一方面要求过渡经过时间短，一般在200ms以内，甚至小于几十毫秒；另一方面，为知足超调要求，要求过渡经过的前沿陡，即上升率要大。2、伺服系统的主要特点1准确的检测装置：以组成速度和位置闭环控制。2有多种反应比拟原理与方法：根据检测装置实现信息反应的原理不同，伺服系统反应比拟的方法也不一样。目前常用的有脉冲比拟、相位比拟和幅值比拟3种。3高性能的伺服电动机简称伺服电机：用于高效和复杂型面加工的数控机床，伺服系统将经常处于频繁的启动和制动经过中。要求电机的输出力矩与转动惯量的比值大，以产生足够大的加速或者制动力矩。要求伺服电机在低速时有足够大的输出力矩且运转平稳，以便在与机械运动局部连接中尽量减少中间环节。4宽调速范围的速度调节系统，即速度伺服系统：从系统的控制构造看，数控机床的位置闭环系统可看作是位置调节为外环、速度调节为内环的双闭环自动控制系统，其内部的实际工作经过是把位置控制输入转换成相应的速度给定信号后，再通过调速系统驱动伺服电机，实现实际位移。数控机床的主运动要求调速性能也比拟高，因此要求伺服系统为高性能的宽调速系统。二、伺服系统的分类伺服系统按其驱动元件划分，有步进式伺服系统、直流电动机简称直流电机伺服系统、沟通电动机简称沟通电机伺服系统。按控制方式划分，有开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统等，实际上数控系统也分成开环、闭环和半闭环3种类型，就是与伺服系统这3种方式相关。1、开环系统开环系统，它主要由驱动电路，执行元件和机床3大局部组成。常用的执行元件是步进电机，通常称以步进电机作为执行元件的开环系统为步进式伺服系统，在这种系统中，假如是大功率驱动时，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。2、闭环系统闭环系统主要由执行元件、检测单元、比拟环节、驱动电路和机床5局部组成。其构成框图如图2所示。在闭环系统中，检测元件将机床挪动部件的实际位置检测出来并转换成电信号反应给比拟环节。常见的检测元件有旋转变压器、感应同步器、光栅、磁栅和编码盘等。通常把安装在丝杠上的检测元件组成的伺服系统称为半闭环系统；把安装在工作台上的检测元件组成的伺服系统称为闭环系统。由于丝杠和工作台之间传动误差的存在，半闭环伺服系统的精度要比闭环伺服系统的精度低一些。比拟环节的作用是将指令信号和反应信号进展比拟，两者的差值作为伺服系统的跟随误差，经驱动电路，控制执行元件带开工作台继续挪动，直到跟随误差为零。根据进入比拟环节信号的形式和反应检测方式，闭环半闭环系统可分为脉冲比拟伺服系统、相位比拟伺服系统和幅值比拟伺服系统3种。由于比拟环节输出的信号比拟微弱，缺乏以驱动执行元件，故需对其进展放大，驱动电路正是为此而设置的。执行元件的作用是根据控制信号，即来自比拟环节的跟随误差信号，将表示位移量的电信号转化为机械位移。常用的执行元件有直流宽调速电动机、沟通电动机等。执行元件是伺服系统中必不可少的一局部，驱动电路是随执行元件的不同而不同的。最近，我校研制开发出了高性能沟通伺服数控机床控制系统。该系统性能稳定，质量可靠，可广泛应用于数码雕刻，包装机械，模具消费等工业消费应用场合，更适用于高等学校机电一体化，电子电器，电气自动化专业学生研究生消费实习，课程设计等课程的实验研究。三、伺服系统的开展方向随着消费力不断开展，要求伺服系统向高精度、高速度、大功率方向开展。1充分利用迅速开展的电子和计算机技术，采用数字式伺服系统，利用微机实现调节控制，增强软件控制功能，排除模拟电路的非线性误差和调整误差和温度漂移等因素的影响，这可大大进步伺服系统的性能，并为实现最优控制、自适应控制创造条件。2开发高精度、快速检测元件。3开发高性能的伺服电机执行元件。目前沟通伺服电机的变速比已达110000，使用日益增多。无刷电机因无电刷和换向片零部件，加速性能要比直流伺服电机高两倍，维护也较方便，常用于高速数控机床。