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伺服系统,高精度位置控制

2019年02月01日 14:11:21来源:北联机电 作者:北联机电 关键词:运动控制
  伺服体系(servomechanism)又称随动体系,是用来精确地跟随或复现某个进程的反应操控体系。伺服体系使物体的方位、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的恣意改变的自动操控体系。它的首要任务是按操控命令的要求、对功率进行扩大、变换与调控等处理,使驱动设备输出的力矩、速度和方位操控十分灵敏便利。在许多情况下,伺服体系专指被操控量(体系的输出量)是机械位移或位移速度、加速度的反应操控体系,其作用是使输出的机械位移(或转角)精确地盯梢输入的位移(或转角),其结构组成和其他形式的反应操控体系没有原则上的差异。

  伺服体系的开展趋势

  即高精度、高速度、大功率。伺服体系的开展要充分使用电子和计算机技术,选用数字式伺服体系,使用微机完成调节操控,增强软件操控功用,扫除模拟电路的非线性差错和调整差错以及温度漂移等因素的影响,这可大大进步伺服体系的功能,并为完成最优操控、自适应操控创造条件。一起,要开发高精度、快速检测元件与高功能的伺服电机(执行元件)。

  伺服体系的特色

  衡量伺服体系功能的首要指标有频带宽度和精度。频带宽度简称带宽,由体系频率响应特性来规则,反映伺服体系的盯梢的快速性。带宽越大,快速性越好。伺服体系的带宽首要受操控对象和执行机构的惯性的约束。惯性越大,带宽越窄。一般伺服体系的带宽小于15赫,大型设备伺服体系的带宽则在1——2赫以下。自20世纪70年代以来,由于开展了力矩电机及高灵敏度测速机,使伺服体系完成了直接驱动,清除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素,使带宽到达50赫,并成功应用在远程导弹、人造卫星、精细指挥仪等场所。伺服体系的精度首要决定于所用的丈量元件的精度。因而,在伺服体系中有必要选用高精度的丈量元件,如精细电位器、自整角机、旋转变压器、光电编码器、光栅、磁栅和球栅等。此外,也可采纳附加措施来进步体系的精度,例如将丈量元件(如自整角机)的丈量轴经过减速器与转轴相连,使转轴的转角得到扩大,来进步相对丈量精度。选用这种方案的伺服体系称为精测粗测体系或双通道体系。经过减速器与转轴啮合的测角线路称精读数通道,直接取自转轴的测角线路称粗读数通道。

  永磁沟通伺服电动机同直流伺服电动机比较

  首要优势:

  ⑴无电刷和换向器,因而作业牢靠,对保护和保养要求低。

  ⑵定子绕组散热比较便利。

  ⑶惯量小,易于进步体系的快速性。

  ⑷适应于高速大力矩作业状态。

  ⑸同功率下有较小的体积和重量。

  首要下风:

  ⑴永磁沟通伺服体系选用了编码器检测磁极方位,算法杂乱;

  ⑵沟通伺服体系修理比较费事,由于电路结构杂乱;

  ⑶沟通伺服驱动器牢靠性不如直流伺服,由于板件太过于精细。

  伺服体系开展趋势

  自动操控体系不仅在理论上飞速开展,在其应用器件上也日新月异。模块化、数字化、高精度、长寿命的器件每隔3——5年就有更新换代的产品面市。传统的沟通伺服电机特性软,而且其输出特性不是单值的;步进电机一般为开环操控而无法精确定位,电动机本身还有速度谐振区,pwm调速体系对方位盯梢功能较差,变频调速较简略但精度有时不够,直流电机伺服体系以其优秀的功能被广泛的应用于方位随动体系中,但其也有缺陷,例如结构杂乱,在超低速时死区对立突出,而且换向刷会带来噪声和保护保养问题。新式的永磁沟通伺服电机开展迅速,尤其是从方波操控开展到正弦波操控后,体系功能更好,它调速规模宽,尤其是低速功能优越。
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