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伺服电机的分类及原理

来源:新闻    发布时间:2024-03-03 23:33:16

  “伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思。“伺服电机”能够理解为绝对服从控制信号指挥的电机:在控制信号发出之前,转子静止不动;当控制信号发出时,转子立即转动;当控制信号消失时,转子能即时停转。

  伺服电机是自动控制装置中被用作执行元件的微特电机,其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

  交流伺服电机的基本构造与交流感应电动机(异步电机)相似。在定子上有两个相空间位移90°电角度的励磁绕组Wf和控制绕组WcoWf,接恒定交流电压,利用施加到Wc上的交流电压或相位的变化,达到控制电机运行的目的。交流伺服电机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度较高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格(要求分别小于10%~15%和小于15%~25%)等特点。

  优点:速度控制精确,转矩速度特性很硬,控制原理简单,使用起来更便捷,价格便宜。

  直流伺服电机基本构造与一般直流电动机相似。电机转速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j,式中E为电枢反电动势,K为常数,j为每极磁通,Ua、Ia为电枢电压和电枢电流,Ra为电枢电阻,改变Ua或改变φ,均可控制直流伺服电动机的转速,但一般都会采用控制电枢电压的方法,在永磁式直流伺服电动机中,励磁绕组被永久磁铁所取代,磁通φ恒定。**直流伺服电动机拥有非常良好的线性调节特性及快速的时间响应。

  优点:速度控制特性良好,在整个速度区内可实现平滑控制,几乎无振荡,90%以上的高效率,发热少,高速控制,高精确度位置控制(取决于编码器精度),额定运行区域内,可实现恒力矩,惯量低,低噪音,无电刷磨损,免维护(适用于无尘、易爆环境)。

  缺点:控制较复杂,驱动器参数需要现场调整PID参数确定,需要更加多的连线。

  有刷电机成本低,结构相对比较简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,要维护,但维护方便(换碳刷),产生电磁干扰,对使用环境有要求,通常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,力矩稳定转动平滑,控制复杂,智能化,电子换相方式灵活,可以方波或正弦波换相,电机免维护,高效率节约能源,电磁辐射小,温升低寿命长,适用于各种环境。

  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,其功率范围大,功率能做到很大,大惯量,最高转速低,转速随功率增大而匀速下降,适用于低速平稳运行场合

  伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器将反馈信号传给驱动器,对反馈值与目标值作比较,从而调整转子转动的角度,伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

  交流伺服电机的性能要好一些,因为交流伺服是正弦波控制,转矩脉动小;而无刷直流伺服是梯形波控制。但无刷直流伺服实现控制最简单,便宜。

  永磁交流伺服驱动技术的迅猛发展使直流伺服系统面临被淘汰的危机[/p][p=30,2,left]20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展,永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展,各国著名电气厂商相继不断推出新的交流伺服电机和伺服驱动器系列新产品。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展趋势,使直流伺服系统面临被淘汰的危机。

  交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似。其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。

  交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁仅0.2-0.3mm,空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。

  交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。

  交流伺服电动机的工作原理与电容运转式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与电容运转式异步电动机相比,有两个显著特点:

  1. 起动转矩大:由于转子电阻大,使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度较高的特点。

  2. 运行范围宽:运行平稳、噪音小。[/p][p=30,2,left]3、无自转现象:运转中的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立马停止运转。

  美国微芯技术公司(Microchip Technology Inc.)目前推出全新的16位数字信号控制器系列(DSC),为希望获得数字信号处理功能且不要设计复杂的微控制器的系统模块设计人员带来福音。新的 dsPIC33CK DSC 专为在时间关键型控制应用中更快提供确定性的性能而设计,它对现场选择型寄存器进行了扩展,以便提升数字信号处理器(DSP)的性能。这款单核的dsPIC33CK 是对近期推出的双核dsPIC33CK 系列产品(基于相同的内核)的补充。 借助100 MIPS的强大功能,这个内核的性能几乎相当于之前的单核dsPIC® DSC的两倍,使其非常适合于电机控制、数字功率和其他要求复杂算法的应用,例如汽车传感器和

  器系列(DSC) /

  1.耐高温,可达450℃金属转子流量计,金属管浮子流量计,威力巴流量计。 2.适宜小口径低流速气体、液体及蒸汽流量的测量。 3.磁耦合原理无泄漏耐高压。 4.受一定粘度影响,不宜测量高粘度介质。 5.当流量超过100m3/h水流量时,压损大。 6.多用于过程控制用仪表,最好精度1%,一般为1.5%,量程比10:1。 7.本安防爆、隔爆型全有,适合危险场合。 8.最适宜的安装方法为下进上出垂直安装。 9.有就地指针型、电池型、二线V交流供电型等多种形式可供选择。 10.测量高温低温(-30℃以下)介质时,最好采用夹套型。 11.不适宜测量密度变化大的介质。 12.不适宜测量脉动介质流量(如计量泵出口)

  一提到新能源车型,最先蹦入脑海的肯定是纯电动车型,也是目前呼声和相应厂家最多的焦点车型,不过新能源有个急待解决的问题——续航能力,目前纯电动车型表面上看好似可达400公里甚至更多的续航里程,但这是在40 ̄50公里每小时这样的匀速状态下获得的厂家数据,因无个人用户购买,其厂方数据能否达到还得打上一个大大的问号,也就是说电动车与电瓶车一样,只适合市区短途行驶,高速动辄一百以上的行驶速度其续航里程势必要大打折扣。 其实除了续航里程问题外,另一个头疼的问题则是充电问题,或者说在行驶状态下缺电而又无法立即找到比较合适的充电插座之时,该如何办?目前解决之道其实是强混合动力方案为主,例如比亚迪的F3DM、丰田的普锐斯、通用的Volt

  伺服电机编码器在更换了相应的编码器以后,大多数都要进行一定的调零对位。伺服电机编码器调零对位一般设计到伺服电机编码器的拆除,在拆除伺服电机编码器时要对伺服电机编码器的安装的地方进行记录,保证伺服电机的正常云运行。 伺服电机编码器调零的含义 1、伺服电机的控制原理是采用矢量控制方式来控制和驱动的,因此将编码器在电机轴上的安装角度称为零点。这里必须要格外注意的一点是不同系列的伺服电机其安装的角度值不同。 2、伺服电机零点误差大,电机的无功电流也会增大,转矩不会随着电流增大而增大,因此电机会表现无力,也就是转矩不够,甚至会出现电机无法运行的情况,正常的情况下,不建议对伺服电机的编码的安装的地方和角度做调整。 3、伺服电机编

  注重精密性能及灵活性、软件可重配置的传感器接口代表能够藉软件配合宽范围的应用。诸如通用串行总线(USB)及液晶显示器(LCD)驱动器等多种接口确保此方案能快速地集成至宽范围的超高的性价比应用,而片外元器件数量极少。 挑选处理器 近年来,由于需要具备集成力及集成最新技术和功能,导致所有终端市场的电子科技类产品在重新设计(design re-spin)前的平均寿命大幅度缩短。ARM Coretex-M3等内核支持在平台与新迭代现有设计之间,透过直接的软件变更而非从头开始(ground up)的固定设计,进行简单的移植。ARM Cortex-M3这样的32位架构标准内核也能更好符合当前及下世代便携医疗设施设计日渐增多的运算及连接

  器配合便携医疗感测应用增长 /

  安森美半导体(ON Semiconductor)推出用于精密测量及监测的混合信号微控制器(MCU新系列)的首款产品Q32M210。高集成度Q32M210设计用于便携感测应用,基于ARM® Cortex™-M3处理器构建而成,独特地结合了高精度性能、可预测工作及优异的电源能效。   高精度感测 Q32M210特别设计用于要求高精度的便携感测应用。这器件集成了2个16位模数转换器(ADC)、高精度电压参考、3个10位数模转换器(DAC)和32位内核。超低噪声(ADC)提供线位性能,不同于非线性和噪声可能减少有效位数的常规转换器。   可预测工作 包括病人监测器、无线心电图机(ECG)和血糖仪等便携医疗设施以及要求更高闪

  基于现场总线的网络技术的研究是自动化领域发展的一个热点,CANopen协议是目前流行于欧洲的基于CAN总线应用层的标准协议,对工程设计者来说,研究现场总线的核心任务就是对控制节点进行开发,本文是通过实现伺服电机控制模块的CANopen为协议,说明一个基于CANopen协议的控制网络的组态。 伺服电机控制器在自动控制领域里存在广泛的应用,如纺织机械和印刷机等,为得到理想的速控效果,伺服电机模块除了要在分辨率、线性程度以及转换速率上达到一定的要求外,还应拥有非常良好的在线可控性和实时在线状态检测功能,为此,利用CAN总线高层通信协议CANopen,结合陕西省教育厅“并条机自调匀整”项目对伺服电机控制模块参数的要求,开发了一个具有硬件

  TI公司的MSP430 F22xx系列是超低功耗混合信号微控制器,集成了两个16位计时器,通用串行通信接口,10位ADC和基准电压源以及数据传输控制器(DTC),两个通用运放。器件工作电压1.8V-3.6V,1 MHz,2.2 V工作模式的功率为270uA,可重复存储为0.7uA,大多数都用在手持设备。此处介绍了MSP430F22xx主要特性,功能方框图,以及EZ430-TMS37157无线RFID开发套件主要特性,EZ430-RF USB调试接口电路图,EZ430-TMS37157板目标电路图产品RFID状语从句:基站电路图等。 德州仪器(TI)MSP430超低功耗微控制器系列由几款器件组成,这一些器件具有针对各种应用的不同外设集

  器的特性及应用方案 /

  直播回放: 国产芯 - 先楫800MHz RISC-V MCU高能秀,岂止控4只伺服电机

  TI C2000 Piccolo 单芯片 - 实现双轴伺服电机和马达控制

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  伺服电机(servo motor )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 ...

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