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    交流伺服驱动器原理及调试.ppt

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    交流伺服驱动器原理及调试.ppt

    交流伺服驱动器交流伺服驱动器原理及调试原理及调试主要内容主要内容一、伺服驱动器的种类及结构一、伺服驱动器的种类及结构 二、伺服驱动器发展趋势二、伺服驱动器发展趋势四、四、伺服驱动器的控制原理:伺服驱动器的控制原理:五、伺服驱动器的接口:五、伺服驱动器的接口:六六、与伺服调节有关的参数与伺服调节有关的参数三、三、伺服驱动器电气原理:伺服驱动器电气原理:一、伺服驱动器的种类及结构51.1 AC1.1 AC伺服原理伺服原理构成伺服机构的元件叫伺服元件。由驱动放大构成伺服机构的元件叫伺服元件。由驱动放大器(器(ACAC放大器),驱动电机(放大器),驱动电机(ACAC伺服驱动电伺服驱动电机)和检测器组成。机)和检测器组成。伺服进给系统的要求伺服进给系统的要求1.调速范围宽 2.定位精度高 二、伺服驱动器发展趋势3.有足够的传动刚性和高的速度稳定性4.快速响应,无超调 为了保证生产率和加工质量,除了要求有较高的定位精度外,还要求有良好的快速响应特性,即要求跟踪指令信号的响应要快,因为数控系统在启动、制动时,要求加、减加速度足够大,缩短进给系统的过渡过程时间,减小轮廓过渡误差。5.低速大转矩,过载能力强 一般来说,伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载能力,在短时间内可以过载46倍而不损坏。6.可靠性高 要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好,具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力。1、从最低速到最高速电机都能平稳运转,转矩波动要 小,尤其在低速如0.1r/min或更低速时,仍有平稳的 速度而无爬行现象。2、电机应具有大的较长时间的过载能力,以满足低速 大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内 过载46倍而不损坏。3、为了满足快速响应的要求,电机应有较小的转动惯 量和大的堵转转矩,并具有尽可能小的时间常数和 启动电压。4、电机应能承受频繁启、制动和反转。对电机的要求对电机的要求 三、三、伺服驱动器的电气控制原理伺服驱动器的电气控制原理1.1.外部控制电路结构外部控制电路结构2.2.内部电路结构内部电路结构功率电路结构功率电路结构控制电路结构控制电路结构交流伺服系统结构图交流伺服系统结构图151.3.1 1.3.1 伺服放大器控制回路伺服放大器控制回路 伺服控制回路伺服控制回路位置环速度环电流环16l位置控制处理流程位置控制处理流程1.3.1 1.3.1 伺服放大器控制回路伺服放大器控制回路 假设脉冲指令为假设脉冲指令为1 1个脉冲,输入时动作为:个脉冲,输入时动作为:偏差计数器成为偏差计数器成为+1+1 转变为转变为1 1个脉冲对应的电压进入放大器个脉冲对应的电压进入放大器 放大器产生放大器产生SPWMSPWM波驱动马达旋转波驱动马达旋转 编码器也相应旋转,发出编码器也相应旋转,发出1 1脉冲的震荡脉冲的震荡 1 1脉冲的震荡再次输入到偏差计数脉冲的震荡再次输入到偏差计数 器器 中,从原来的指令中,从原来的指令+1+1减去减去1 1脉冲的震脉冲的震 荡,计数器值成为荡,计数器值成为0 0 结果使结果使DADA转换输出转换输出0V0V到放大器,到放大器,放大器使马达停止放大器使马达停止 完成完成1 1脉冲的定位脉冲的定位17l 速度控制处理流程速度控制处理流程 模拟量形式的速度指令进入速度模拟量形式的速度指令进入速度 运算器,使电机开始运行运算器,使电机开始运行 电机运行后使用编码器旋转,发出电机运行后使用编码器旋转,发出 脉冲反馈脉冲反馈 脉冲反馈经过脉冲反馈经过FVFV转化为相应的模拟转化为相应的模拟 量进入伺服驱动器量进入伺服驱动器 反馈值与给定值相比较,如果有偏反馈值与给定值相比较,如果有偏 差通过电流环输出控制电流使用其差通过电流环输出控制电流使用其 差值改为零差值改为零 1.3.1 1.3.1 伺服放大器控制回路伺服放大器控制回路18l 伺服放大器三种控制方式伺服放大器三种控制方式1 1 转矩控制:转矩控制:通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机 轴对外的输出转矩的大小,主要应用于需要严格控制转轴对外的输出转矩的大小,主要应用于需要严格控制转 矩的场合。矩的场合。电流环控制电流环控制2 2 速度控制:速度控制:通过模拟量的输入或脉冲的频率对转动速度的控制。通过模拟量的输入或脉冲的频率对转动速度的控制。速度环控制速度环控制3 3 位置控制:位置控制:伺服中最常用的控制,位置控制模式一般是通过外部输入伺服中最常用的控制,位置控制模式一般是通过外部输入 的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来 确定转动的角度确定转动的角度,所以一般应用于定位装置所以一般应用于定位装置 。三环控制三环控制思考:三环中哪个环的响应性最快?思考:三环中哪个环的响应性最快?1.3.1 1.3.1 伺服放大器控制回路伺服放大器控制回路19l按照定位指令装置输出的脉冲串,对工件进行定位控制。按照定位指令装置输出的脉冲串,对工件进行定位控制。l 伺服电机锁定功能伺服电机锁定功能 当偏差计数器的输出为零时,如果有外力使伺服电机转动,当偏差计数器的输出为零时,如果有外力使伺服电机转动,由编码器将反馈脉冲输入偏差计数器,偏差计数器发出速度由编码器将反馈脉冲输入偏差计数器,偏差计数器发出速度指令,旋转修正电机使之停止在滞留脉冲为零的位置上,该指令,旋转修正电机使之停止在滞留脉冲为零的位置上,该停留于固定位置的功能,称为伺服锁定。停留于固定位置的功能,称为伺服锁定。l 进行适合机械负荷的位置环路增益和速度环路增益调整。进行适合机械负荷的位置环路增益和速度环路增益调整。2.2 2.2 伺服的作用伺服的作用四、伺服驱动器的运行控制原理四、伺服驱动器的运行控制原理位置环位置环电流环电流环速度环速度环1.1.主回路接线:主回路接线:1 1)驱动器驱动器R R、S S、T T电源线的连接;电源线的连接;2 2)驱动器与电动机电源线之间的接线;)驱动器与电动机电源线之间的接线;2.2.控制电源类接线:控制电源类接线:1 1)r r、t t控制电源接线;控制电源接线;2 2)I/OI/O接口控制电源接线;接口控制电源接线;3.3.信号指令线信号指令线 1)1)指令接口指令接口 2)I/O 2)I/O接口接口 3)3)反馈检测类接线反馈检测类接线五、伺服驱动器的接线:五、伺服驱动器的接线:伺服系统主回路的接线图松下伺服驱动器I/F速度控制接线图松下伺服驱动器I/F位置控制接线图三洋伺服系统与数控系统连接图六、六、伺服参数伺服参数1 1、控制类参数、控制类参数2 2、控制运动功能相关的参数、控制运动功能相关的参数3 3、逻辑接口相关的一些参数、逻辑接口相关的一些参数 伺服控制是一个比较复杂的过程,参数的使用也相对伺服控制是一个比较复杂的过程,参数的使用也相对比较复杂,一般伺服参数个数少的也有几十个,多的有七、比较复杂,一般伺服参数个数少的也有几十个,多的有七、八百个,修改起来比较麻烦。但是总的来说,伺服参数可八百个,修改起来比较麻烦。但是总的来说,伺服参数可以分成三类。以分成三类。在参数的调节时,我们主要调节与控制功能相关的一些参在参数的调节时,我们主要调节与控制功能相关的一些参数,其他参数只与设计和硬件相关。基本上伺服系统确定以数,其他参数只与设计和硬件相关。基本上伺服系统确定以后,参数也就确定下来,不需要我们调试人员去修改。控制后,参数也就确定下来,不需要我们调试人员去修改。控制功能的参数不多,常用的有几个功能的参数不多,常用的有几个.

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