运动控制与伺服驱动技术及应用

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

《伺服驱动与控制技术》课程教学改革

作者：余永维 杜柳青

来源：《教育教学论坛》2018年第06期

摘要：结合我校新设专业及学生择业背景，采用案例教学法进行课程教学体系的构建，进行在校生工程应用能力的培养。并以“伺服系统设计”内容为例，进行了本科生与研究生教学统一案例不同能力培养的教改阐述，达到了较好的教学效果。 关键词：伺服系统；案例教学；机械电子工程；教学衔接

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）06-0096-02 一、课程背景与学生就业面向

伺服驱动及其技术是机床产业、工业机器人产业以及相关机械控制的核心技术之一，是工业发达国家比较关注的关键技术。我国从1980年起，通过引进、消化、吸收国外先进伺服驱动控制系统及其相关技术，迄今在伺服系统构建与设计方面取得了比较好的成果。高校也纷纷开展了伺服驱动相关研究。

我校机械工程学院开设了机械设计制造及其自动化本科专业，以及机械制造及其自动化、机械电子工程研究生专业。学院于2010年，通过广泛调研

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《伺服驱动与控制技术》课程教学改革

作者：余永维 杜柳青

来源：《教育教学论坛》2018年第06期

摘要：结合我校新设专业及学生择业背景，采用案例教学法进行课程教学体系的构建，进行在校生工程应用能力的培养。并以“伺服系统设计”内容为例，进行了本科生与研究生教学统一案例不同能力培养的教改阐述，达到了较好的教学效果。 关键词：伺服系统；案例教学；机械电子工程；教学衔接

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）06-0096-02 一、课程背景与学生就业面向

伺服驱动及其技术是机床产业、工业机器人产业以及相关机械控制的核心技术之一，是工业发达国家比较关注的关键技术。我国从1980年起，通过引进、消化、吸收国外先进伺服驱动控制系统及其相关技术，迄今在伺服系统构建与设计方面取得了比较好的成果。高校也纷纷开展了伺服驱动相关研究。

我校机械工程学院开设了机械设计制造及其自动化本科专业，以及机械制造及其自动化、机械电子工程研究生专业。学院于2010年，通过广泛调研

伺服运动控制试卷与答案南阳理工A

南阳理工学院 电子与电气工程学院

2011—2012学年第二学期期末考试试卷 课程名称 伺服运动控制 试卷编号 A 考试方式 闭卷 满分分值 100分

一、填空题（每空1分，共20分）

1、伺服系统主要研究内容是机械运动过程中涉及的力学、机械学、动力驱动、伺服参数检测和控制等方面的理论和技术问题。

2、伺服系统的作用是接受来自控制装置的指令信号，驱动移动部件跟随指令运动，并保证动作的快速和准确。

3、半闭环伺服控制系统是指：检测装置检测的不是系统最终的输出量，而是与系统输出具有对应关系的量来构成反馈。

4、光栅由光源、透镜、光栅和光敏元件构成，其中光栅包括：标尺光栅和指示光栅。

5、步进电机的角位移量和 指令脉冲 的个数成正比，转向与通电相序有关。它没有累积误差，具有良好的跟随性。

6、无刷直流电动机是由电动机本体、转子位置传感器和电子开关线路三部分组成。

7、在伺服系统中，常用于速度检测的元件有直流测速机、交流测速机和光电编码器等。

8、霍尔效应用于位置识别就是将电流恒定，则输出霍尔电压唯一随B变化。 9、变频调速常分为基频以下调速和基频以上调速两个调速范围，其中前者属恒转矩调速，后者属恒

伺服电机驱动方案介绍富昌电子伺服电机驱动方案的简单介绍 1.处理器：Freescale Cortex-M4,K10/K60系列 Freescale DSC 56F84XX系列 2.驱动器：采用Infineon的PIM:XXXXX 输入380VAC,输出功率：10~15KW,可以与BYD的功率模块pintopin兼容 3.方案由主控板和驱动板通过扣板方式连接组成，主控板可以根据不同的需要做相应的更换，如 更换为K60,K10,56F84XX,MCP dsPIC,甚至TI DSP等； 4.主要技术指标： 输出功率：10KW~15KW 转速：5000 转速精度： 0.1% 转速比：100 扭矩： 编码器精度：12bit 电流传感器精度：0.2% 电机类型：PMSM,BLDC 5.只要更换驱动板，就可以支持不同功率等级的伺服电机； 6.只实现最基本的伺服电机控制功能，不针对于某个领域，当应用在某个专用方向时，需要配合 相应的上位机软件调试新的功能； 7.富昌电子竞争优势：提供贴近用户需求的整体解决方案，甚至是定制方案，为客户提供第二设 计方案，可以满足60%以上的中低端应用

MCU platform: Low-end:8bit~32bit,from S

照明用 LED 驱动技术及应用 (1)1 引言 “低碳”生活是目前倡导的一种观念，对于照明来说，LED 的应用就是具体体现。LED 具有环保、 节能、效率高、寿命长、安全可靠的优势，为此，必须了解 LED 的使用条件、工作原理、驱动方法和 典型应用。 2 LED 工作原理 要设计驱动电路，首先要掌握其工作原理。LED 的亮度主要与 VF、IF 有关。LED 的伏安特性见图 1,其中 VF 是 LED 的正向压降、IF 是正向电流。当正向电压超过阈值(即导通电压，如图约 1.7V)时， 可近似认为 IF 与 VF 成正比。由图可知，LED 的最高 IF 可达 1A,而 VF 通常为 2 V~4V。

图 1 LED 的 VF 与 IF 的关系 LED 的正向压降变化范围比较大(可达 1V 以上),而由上图中的 VF-IF 曲线可知，VF 的微小变化 会引起 IF 较大的变化， 从而引起亮度的较大变化。 所以， 通常 LED 的发光特性都用电流的函数来描述， 而不是电压的函数。但一般的整流电路的输出电压随着电网电压的波动也会变化，由此可知，采用恒压 源驱动不能保证 LED 亮度的一致性，并且影响 LED 的特性。因此，LED 驱动通常采用恒流源驱动。

伺服系统控制架构解析及应用

随着计算机控制技术、现代电机调速技术、通讯技术的飞速发展，我们迎来了数字化工厂时代。在数字化工厂方案中，作为柔性制造的终端设备，加工中心、数控机床等已经成为数字工厂必不可少的载体。

数字控制设备的控制核心是计算机技术的延伸，而作为执行机构的伺服系统则是现代电机调速技术的核心。电气伺服系统的原理掌握和维护一直是制约数控设备维修的技术难题，为更好地维护数控设备，需要进行深入探讨和掌握。

本文从伺服系统的检测硬件开始入手，结合对从计算机系统到执行机构的控制模型的探讨，深入解析了伺服系统的原理，及运用控制架构分析故障的方法。

1 几种最常用的位置检测器件

数控机床的测量反馈系统是为测知实际控制输出的大小变化，与给定比较以对控制误差进行校正而设计的。数控系统的位置测量器件种类很多，这里就光电脉冲编码器、旋转变压器做等常见器件做简单介绍。

1.1 相对式光电脉冲编码器

图1：相对式光电脉冲编码器原理图

光电盘 光源 光敏元件 接收整形电路A A* B B* Z Z* 相对式光电脉冲编码器是一种光学器件。它由光源发光，一片透镜收集光源光线并投射到与电机同轴安装的光电盘上。光电盘上刻有等距离的透光

照明用 LED 驱动技术及应用 (1)1 引言 “低碳”生活是目前倡导的一种观念，对于照明来说，LED 的应用就是具体体现。LED 具有环保、 节能、效率高、寿命长、安全可靠的优势，为此，必须了解 LED 的使用条件、工作原理、驱动方法和 典型应用。 2 LED 工作原理 要设计驱动电路，首先要掌握其工作原理。LED 的亮度主要与 VF、IF 有关。LED 的伏安特性见图 1,其中 VF 是 LED 的正向压降、IF 是正向电流。当正向电压超过阈值(即导通电压，如图约 1.7V)时， 可近似认为 IF 与 VF 成正比。由图可知，LED 的最高 IF 可达 1A,而 VF 通常为 2 V~4V。

图 1 LED 的 VF 与 IF 的关系 LED 的正向压降变化范围比较大(可达 1V 以上),而由上图中的 VF-IF 曲线可知，VF 的微小变化 会引起 IF 较大的变化， 从而引起亮度的较大变化。 所以， 通常 LED 的发光特性都用电流的函数来描述， 而不是电压的函数。但一般的整流电路的输出电压随着电网电压的波动也会变化，由此可知，采用恒压 源驱动不能保证 LED 亮度的一致性，并且影响 LED 的特性。因此，LED 驱动通常采用恒流源驱动。

主轴驱动系统常见故障及处理

数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统，它的性能直接决定了加工工件的表面质量，因此，在数控机床的维修和维护中，主轴驱动系统显得很重要。 ——； ——。 ——。

5.1 主轴驱动系统概述

主轴驱动系统也叫主传动系统，是在系统中完成主运动的动力装置部分。主轴驱动系统通过该传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合进给运动，加工出理想的零件。它是零件加工的成型运动之一，它的精度对零件的加工精度有较大的影响。

5.1.1 数控机床对主轴驱动系统的要求

机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。机床主轴的工作运动通常是旋转运动，不像进给驱动需要丝杠或其它直线运动装置作往复运动。数控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。在20纪60-70年代，数控机床的主轴一般采用三相感应电动机配上多级齿轮变速箱实现有级变速的驱动方式。随着刀具技术、生产技术、加工工艺以及生产效率的不断发展，上述传统的主轴驱动已不能满足生产的需要。现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求： （1） 调速范围宽并实现无极调速

为保证加工时选用合适的切削用量，以获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。特别对于具有

安川伺服驱动说明书

第8章

运行

8.1 试运行- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8-4

8.1.1 伺服电机单体的试运行 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8-68.1.2 通过上级指令进行伺服电机单体的试运行 - - - - - - - - - - - -8-88.1.3 机械与伺服电机配套试运行 - - - - - - - - - - - - - - - - - 8-138.1.4 带制动器的伺服电机的试运行 - - - - - - - - - - - - - - - - 8-148.1.5 通过指令控制器进行位置控制 - - - - - - - - - - - - - - - - 8-14

8.2 控制方式的选择- - - - - - - - - - - - - - - - - - -8-158.3 通用基本功能的设定- - - - - - - - - - - - - - - - -8-16

8.3.1 伺服ON设定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8-168.3.2 电机旋转方

届毕业生 毕业论文

题 目: 柔性驱动机器人手臂的位置伺服控制系统设计

院系名称： 电气工程学院 专业班级： 学生姓名： 学 号：

指导教师： 教师职称：

年 06 月 10 日

摘 要 中央空调系统是密闭或半封闭系统，当送风系统和回风系统使用一定时间后，在风道和滤网上聚集大量灰尘、细菌和菌藻等，这些物质通过风道随风吹入房间，严重影响人们健康。为了规范空调通风系统的清洗，管道清洁机器人便应运而生了。 本课题主要完成硬件系统平台构建和软件系统的部分设计，硬件系统包括电位器、数据采集转换装置、电机驱动器及电机 、数码显示部分。数据采集装DS2450将由电位器控制的输入电压采集并转换成数字量输入到单片机中，由单片机发送控制脉冲控制电机转动。针对单片机如何控制直流电机这个问题，我选用SDA/10 数字式直流伺服驱动器来驱动直流电机转动，SDA/10 数字式直流伺服驱动器的输入指令采用脉冲/方向信号，实现了单片机对直流电机速度、位置、正反转的控制。软件编程部分针对如何判断电机正反转问题，我首先设定第一次（刚上电时电位器所输出的电压）采集来的数据作为基准，再采集