1、浙江東能電子科技有限公司1交流伺服知識問答交流伺服知識問答問（問（1）：）：交流伺服系統(tǒng)簡介？交流伺服系統(tǒng)簡介？伺服來自英文單詞Servo，指系統(tǒng)跟隨外部指令進(jìn)行人們所期望的運動，運動要素包括位置、速度和力矩。伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從液壓、氣動到電氣的過程，而電氣伺服系統(tǒng)包括伺服電機、反饋裝置和控制器。在20世紀(jì)60年代，最早是直流電機作為主要執(zhí)行部件，在70年代以后，交流伺服電機的性價比不斷提高，逐漸取代直流電機成為伺服系統(tǒng)的主導(dǎo)執(zhí)行電

2、機。交流永磁同步伺服驅(qū)動系統(tǒng)（以下簡稱伺服系統(tǒng)），是一種以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)，例如數(shù)控機床等。使用在伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動電機要求具有響應(yīng)速度快、定位準(zhǔn)確、轉(zhuǎn)動慣量（使用在機電系統(tǒng)中的伺服電機的轉(zhuǎn)動慣量較大，為了能夠和絲杠等機械部件直接相連。伺服電機有一種專門的小慣量電機，為了得到極高的響應(yīng)速度。但這類電機的過載能力低，當(dāng)使用在進(jìn)給伺服系統(tǒng)中時，必須加減速裝置。轉(zhuǎn)動慣量反映了系統(tǒng)的加速度特性，在選擇伺服電機時，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動

3、慣量不能大于電機轉(zhuǎn)動慣量的3倍。）較大等特點，這類專用的電機稱為伺服電機。當(dāng)然，其基本工作原理和普通的交直流電機沒有什么不同。該類電機的專用驅(qū)動單元稱為伺服驅(qū)動單元，有時簡稱為伺服，一般其內(nèi)部包括電流、速度和位置閉環(huán)。伺服系統(tǒng)，是基于國外高端伺服技術(shù)開發(fā)出適合于國內(nèi)環(huán)境的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，具有性能優(yōu)異、可靠性強，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、織襪機械、紡織機械、繡花機、雕刻機械等領(lǐng)域，在這些要求高精度高動態(tài)性能以及小體積的場合，應(yīng)用交流永磁同步電機（

4、PMSM）的伺服系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢。其中，PMSM具備十分優(yōu)良的低速性能、可以實現(xiàn)弱磁高速控制，調(diào)速范圍寬廣、動態(tài)特性和效率都很高。交流伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)可以從調(diào)速范圍、定位精度、穩(wěn)速精度、動態(tài)響應(yīng)和運行穩(wěn)定性等方面來衡量。伺服系統(tǒng)調(diào)速范圍一般的在1:5000～1:10000；定位精度一般都要達(dá)到1個脈沖；穩(wěn)速精度，尤其是低速下的穩(wěn)速精度，比如給定1rpm時，可以達(dá)到0.01rpm以內(nèi)；動態(tài)響應(yīng)方面，通常衡量的指標(biāo)是系統(tǒng)最高響應(yīng)頻率，即

5、給定最高頻率的正弦速度指令，系統(tǒng)輸出速度波形的相位滯后不超過90或者幅值不小于50％。應(yīng)用在特定要求高的一些場合，目前國內(nèi)主流產(chǎn)品的頻率在200～500Hz。運行穩(wěn)定性方面，主要是指系統(tǒng)在電壓波動、負(fù)載波動、電機參數(shù)變化、上位控制器輸出特性變化、電磁干擾、以及其他特殊運行條件下，維持穩(wěn)定運行并保證一定的性能指標(biāo)的能力。浙江東能電子科技有限公司32.驅(qū)動器驅(qū)動器伺服驅(qū)動器是用來控制伺服電機的是伺服電機的控制部分。伺服驅(qū)動器大體可以劃分為功

6、能比較獨立的兩個模塊：驅(qū)動模塊和控制模塊兩部分。驅(qū)動模塊是強電部分，用于電機的驅(qū)動，同時也為控制模塊提供直流電源；控制模塊是弱電部分，是電機的控制核心，也是伺服驅(qū)動器的技術(shù)核心（控制算法）的遠(yuǎn)行載體。其功能是完成伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制，包括力矩、速度和位置等。一般伺服都有三種控制方式：速度控制方式，轉(zhuǎn)矩控制方式，位置控制方式。速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來控制的。位置控制是通過發(fā)脈沖來控制的。如果您對電機的速度、位置都沒有要求，只要輸出一

7、個恒轉(zhuǎn)矩，當(dāng)然是用轉(zhuǎn)矩模式。如果對位置和速度有一定的精度要求，而對實時轉(zhuǎn)矩不是很關(guān)心，用轉(zhuǎn)矩模式不太方便，用速度或位置模式比較好。如果上位控制器有比較好的閉環(huán)控制功能，用速度控制效果會好一點。如果本身要求不是很高，或者，基本沒有實時性的要求，用位置控制方式對上位控制器沒有很高的要求。就伺服驅(qū)動器的響應(yīng)速度來看，轉(zhuǎn)矩模式運算量最小，驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)最快；位置模式運算量最大，驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)最慢。運動中的動態(tài)性能有比較高的要求時

8、，需要實時對電機進(jìn)行調(diào)整。那么如果控制器本身的運算速度很慢（比如PLC，或低端運動控制器），就用位置方式控制。如果控制器運算速度比較快，可以用速度方式，把位置環(huán)從驅(qū)動器移到控制器上，減少驅(qū)動器的工作量，提高效率（比如大部分中高端運動控制器）；如果有更好的上位控制器，還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制，把速度環(huán)也從驅(qū)動器上移開，這一般只是高端專用控制器。以下分別介紹下這三種控制方式：1、位置控制：位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動速度

9、的大小，通過脈沖的個數(shù)來確定轉(zhuǎn)動的角度，也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進(jìn)行賦值。由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴(yán)格的控制，所以一般應(yīng)用于定位裝置。應(yīng)用領(lǐng)域：如數(shù)控機床、紡織機械、印刷機械等等。2、速度模式：通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時速度模式也可以進(jìn)行定位，但必須把電機的位置信號或直接負(fù)載的位置信號給上位反饋以做運算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測位置信號，此

10、時的電機軸端的編碼器只檢測電機轉(zhuǎn)速，位置信號就由直接的最終負(fù)載端的檢測裝置來提供了，這樣的優(yōu)點在于可以減少中間傳動過程中的誤差，增加了整個系統(tǒng)的定位精度。3、轉(zhuǎn)矩控制：轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，具體表現(xiàn)為例如10V對應(yīng)5Nm的話，當(dāng)外部模擬量設(shè)定為5V時電機軸輸出為2.5Nm:如果電機軸負(fù)載低于2.5Nm時電機正轉(zhuǎn)，外部負(fù)載等于2.5Nm時電機不轉(zhuǎn)，大于2.5Nm時電機反轉(zhuǎn)（通