伺服系统的结构组成及基本工作原理

各种不同伺服系统工作原理及结构分析--专家论坛

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什么是伺服系统？它是通过我们对系统设计一些控制命令让它按照这种步骤来执行，目的是为了使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标的任意变化，最终的结果体现在驱动装置输出的力矩、速度和位置控制可以按照事先预想的结构。

我们知道，它有很多不同的种类，各种伺服系统工作原理有相同的地方也有不同的地方，下面我们来先总的说一些伺服系统工作原理，再具体的分析各种不同的系统的运行和工作原理（伺服系统的种类），让大家更好的掌握这门知识。

一般采用位置控制、速度控制和力矩控制的三环结构。系统硬件大致由以下几部分组成：电源单元;功率逆变和保护单元;检测器单元;数字控制器单元;接口单元。其工作原理就是在开环控制的交直流电机的基础上将速度和位置信号通过旋转编码器、旋转变压器等反馈给驱动器做闭环负反馈的PID调节控制，加上驱动器内部的电流闭环，通过这3个闭环调节，使电机的输出对设定值追随的准确性和时间响应特性都提高很多，它是个动态的随动系统，达到的稳态平衡也是动态的平衡。

下面我们来说一下它的具体的不同类型的原理及其典型应用。

(1) 步进式伺服驱动系统

由步进电机驱动控制线路和步

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什么是伺服系统？它是通过我们对系统设计一些控制命令让它按照这种步骤来执行，目的是为了使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标的任意变化，最终的结果体现在驱动装置输出的力矩、速度和位置控制可以按照事先预想的结构。

我们知道，它有很多不同的种类，各种伺服系统工作原理有相同的地方也有不同的地方，下面我们来先总的说一些伺服系统工作原理，再具体的分析各种不同的系统的运行和工作原理（伺服系统的种类），让大家更好的掌握这门知识。

一般采用位置控制、速度控制和力矩控制的三环结构。系统硬件大致由以下几部分组成：电源单元;功率逆变和保护单元;检测器单元;数字控制器单元;接口单元。其工作原理就是在开环控制的交直流电机的基础上将速度和位置信号通过旋转编码器、旋转变压器等反馈给驱动器做闭环负反馈的PID调节控制，加上驱动器内部的电流闭环，通过这3个闭环调节，使电机的输出对设定值追随的准确性和时间响应特性都提高很多，它是个动态的随动系统，达到的稳态平衡也是动态的平衡。

下面我们来说一下它的具体的不同类型的原理及其典型应用。

(1) 步进式伺服驱动系统

由步进电机驱动控制线路和步

开环伺服系统内容简介

第五章 开环伺服系统

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5.1 概述

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特点：

没有位置反馈和速度反馈回路；

多使用步进电机作为驱动电机；

在工作频率范围内，系统每发出一个脉冲， 步进电机就转过一定的角度(步距角);

工作台的位移量由发送给步进电机的脉冲数 量决定；

工作台的移动速度由发送给步进电机的脉冲 频率决定；

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工作台的移动方向由步进电机绕组的通电顺 序或电流方向决定；

受到步距角的限制，并且对系统误差只能采 用软件补偿的方法解决，所以精度较低；

受到步进电机运行频率的限制，所以速度较 慢。

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5.2 步进电机 (Stepper Motor)按照工作原理分：反应式/变磁阻式 永磁式、永磁感应子式/混合式 按照相数分：三相、四相、五相等 5.2.1反应式步进电机 反应式步进电机又称为可变磁阻式 (Variable Reluctance)步进电机，简称 为VR步进电机。

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5.2.1.1 工作原理

开环伺服系统内容简介

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步进电机从一相通电换接到另一相通电，称为 一拍，每一拍，转子转过一个固定的角度，称 为步距角θ。例子中的步进电机绕阻通电顺序为A-C-B-A

关于液压伺服系统的研究

摘要： 随着液压伺服控制技术的飞速发展，液压伺服系统的应用越来越广泛，随之液压伺服控制也出现了一些新的特点，基于此对于液压伺服系统的工作原理进行研究，并进一步探讨液压传动的优点和缺点和改造方向，以期能够对于相关工作人员提供参考。 关键词： 数控液压 伺服系统 数控改造 一、引言 液压控制技术是以流体力学、液压传动和液力传动为基础，应用现代控制理论、模糊控制理论，将计算机技术、集成传感器技术应用到液压技术和电子技术中，为实现机械工程自动化或生产现代化而发展起来的一门技术，它广泛的应用于国民经济的各行各业，在农业、化工、轻纺、交通运输、机械制造中都有广泛的应用，尤其在高、新、尖装备中更为突出。随着机电一体化的进程不断加快，技术装各的工作精度、响应速度和自动化程度的要求不断提高，对液压控制技术的要求也越来越高，文章基于此，首先分析了液压伺服控制系统的工作特点，并进一步探讨了液压传动的优点和缺点和改造方向。 二、液压伺服控制系统原理 目前以高压液体作为驱动源的伺服系统在各行各业应用十分的广泛，液压伺服控制具有以下优点：易于实现直线运动的速度位移及力控制，驱

实验七 交流伺服系统的构成、调整及使用

实验七、交流伺服系统的构成、调整及使用

一、实验目的与要求:

1、熟悉交流伺服系统的构成以及伺服电机、驱动器、 数控系统的互联。 2、掌握交流伺服电机及驱动器的性能,特性。 3、了解交流伺服系统的动态特性及其参数调整。

二.实验仪器设备:

1、交流伺服电机(MSMA022A1A)一台; 2、伺服驱动器 (MSDA023A1A) 一台; 3、世纪星数控系统(HNC-21TF)一台; 4、X、Y工作台一套； 5、负载试验台一套； 6、双通道贮存示波器一台； 7、音频信号发生器。

三.基础知识

1、交流伺服电动机的分类

交流伺服电动机可依据电动机运行原理的不同，分为永磁同步电机、永磁无刷直流电机、感应（或称异步）电机和磁阻同步电机。这些电机具有相同的三相绕组的定子结构。

感应式交流伺服电机，其转子电流由滑差电势产生，并与磁场相互作用产生转矩，其主要优点是无刷，结构坚固、造价低、免维护，对环境要求低，其主磁通用激磁电流产生，很容易实现弱磁控制，高转速可以达到4~5倍的额定转速；缺点是需要激磁电流，内功率因数低，效率较低，转子散热困难，要求较大的伺服驱动

实验一: SIMOTION和TCPU 配置

1.SIMOTION 配置 实验目的

1.掌握SIMOTION 设备和S120的工程配置 2.能够在电脑端控制电机的启停 实验设备

编程电脑一台、SIMOTION D425 设备一套、PLC+S120 设备一套 实验内容

A.创建项目并组态硬件 一、创建项目

在桌面上双击打开“SIMOTION SCOUT”，启动SCOUT 软件。

输入工程的名字，选择工程的路径，点击OK。

双击导航中的“Insert SIMOTION device”条目插入一个新设备，在Decive 中选择SIMOTIOND，在Device characteristic 中选择D425，在SIMOTION version 中选择V4.3 版本，勾选Open HW Config。

设置编程电脑与SIMOTION 的连接方式，根据实际硬件的连线选择。选择以太网连接Ethernet IE1-OP（X120 端口），TCP/IP(AUto)协议。

二、网络组态

工程创建完成之后，会得到下图的画面，对网络进行组态。双击图中的蓝色条状区域X120 IE1-OP，设置SIOMTION 的IP 地址

点击按钮Properties，修改SIMOTI

实验七 交流伺服系统的构成、调整及使用

实验七、交流伺服系统的构成、调整及使用

一、实验目的与要求:

1、熟悉交流伺服系统的构成以及伺服电机、驱动器、 数控系统的互联。 2、掌握交流伺服电机及驱动器的性能,特性。 3、了解交流伺服系统的动态特性及其参数调整。

二.实验仪器设备:

1、交流伺服电机(MSMA022A1A)一台; 2、伺服驱动器 (MSDA023A1A) 一台; 3、世纪星数控系统(HNC-21TF)一台; 4、X、Y工作台一套； 5、负载试验台一套； 6、双通道贮存示波器一台； 7、音频信号发生器。

三.基础知识

1、交流伺服电动机的分类

交流伺服电动机可依据电动机运行原理的不同，分为永磁同步电机、永磁无刷直流电机、感应（或称异步）电机和磁阻同步电机。这些电机具有相同的三相绕组的定子结构。

感应式交流伺服电机，其转子电流由滑差电势产生，并与磁场相互作用产生转矩，其主要优点是无刷，结构坚固、造价低、免维护，对环境要求低，其主磁通用激磁电流产生，很容易实现弱磁控制，高转速可以达到4~5倍的额定转速；缺点是需要激磁电流，内功率因数低，效率较低，转子散热困难，要求较大的伺服驱动

数控机床的伺服驱动系统主要有两种：进给驱动系统和主轴驱动系统，前者控制机床各坐标轴的切削进给运动，后者控制机床主轴的旋转运动。他们的职能是提供切削过程中所需要的转矩和功率，可以任意调节与转速度和准确的位置控制。

为了满足数控机床对伺服系统的要求，对电气伺服驱动系统的执行元件伺服电动机也必须较高的要求：1.电动机从最低进给速度到最高进给速度范围内都能平滑地运转；转矩波动要小，尤其在最低速度转速时，如0.1r/min或更低转速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。2.电动机应具有较大的、较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。比如，电动机能在数分钟内过载4～6倍而不损坏。3.为了满足快速响应的要求，即随着控制信号的变化，电动机应能在较短时间内完成必须的动作。快的反应速度直接影响到系统的品质。因此，要求电动机必须具有较小的转动惯量和大的堵转转矩，尽可能小的电动机时间常数和启动电压。电动机必须具有4000rad/s2以上的加速度，才能保证电动机在0.2s以内从静止启动到1500rmin。电动机应能承受频繁的起动、制动和反转。文章来源：中国传动设备网

常用的伺服执行元件主要有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机和直接驱动电动机。1.步进电动机：进步

气象雷达原理与系统电子工程学院大气探测学院

主讲：何建新

第三章雷达天线及伺服系统

3.1天线的定义及作用天线：辐射或接收无线电波的装置

天线作用:是自由空间传播和导行波(传输线)传播之间的换能器。发射(辐射):把高频交流电转换成空间传播的电磁波(能量集中到所要求方向的赋形波束内)。接收:辐射的反过程，将空间传播的电磁波转换成高频交流电，并通过传输线(馈线)输送给接收机。传输线(馈线):传输微波能量或信息的装置

3.2天线的分类 按工作性质： 发射天线；接收天线 按波长： 长波天线；中波天线；短波天线；微波天线等 按天线原理： 线天线；面天线 按波束扫描： 机械扫描；电扫描(相控阵天线)

方向性天线—线天线

偶极子天线

面天线口径径径口口

喇叭天线

抛物面天线

透镜天线

由图可见，这类天线都是通过一个平面口径向外辐射电磁能量，因此，这类天线称为面天线。

感性认识--几种天线实物

微带天线

喇叭天线

反射面天线(通信)

反射面天线(雷达)

相控天线

3.3雷达天线的基本参量(特性) 辐射方向图(包括波束宽度、副瓣电平)增益(有效孔径)阻抗(电压驻波比VSWR)其他：极化、带宽、扫描方式

3.3.1辐射方向图

抛物面反射器天线辐射方向图

下图以极坐标绘出了典型的雷达天线的方向图。

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板坯连铸机轻压下液压伺服系统原理与常见故障分析

作者：韩文树

来源：《山东工业技术》2015年第22期

摘 要：液压伺服系统是板坯连铸机轻压下控制技术的核心，系统工作性能的好坏直接影响连铸机的控制精度及铸坯质量。本文分析了轻压下液压伺服控制系统的原理，并总结了系统常见的故障及处理方法。

关键词：液压伺服系统；轻压下；故障处理 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.022 1 液压伺服系统的组成及控制原理

板坯连铸机轻压下扇形段由四个远程调辊缝液压缸组成。液压缸作为液压伺服系统的执行机构，控制扇形段的辊缝值大小。液压缸上装有位置传感器，用来检测油缸的位置。每个液压缸由一个伺服比例阀控制。轻压下液压伺服系统是位置闭环控制系统，主要由信号发生器、比较器、PID控制器、伺服比例阀、液压缸、位置传感器组成。其系统方框原理图如图1所示。 指令装置向系统发出指令信号，位置传感器检测液压缸的位置，并将检测的位置信号反馈给PLC与输入指令信号作比较，得出误差信号。误差信