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伺服简介及发展趋势【其它】

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简介:

  伺服是使物体的位置、方位、状态等输出,能够跟随输入量(或给定值)的任意变化而变化的自动控制系统。在自动控制系统中,能够以一定的准确度响应控制信号的系统称为随动系统,亦称伺服系统。

  伺服的主要任务是按控制命令的要求,对功率进行放大、变换与调控等处理,使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制得非常灵活方便。

  伺服系统的组成

  伺服系统可分为开环、半闭环、闭环控制系统。

  具有反馈的闭环自动控制系统由位置检测部分、偏差放大部分、执行部分及被控对象组成。

  伺服系统的性能要求

  伺服系统必须具备可控性好,稳定性高和适应性强等基本性能。说明一下,可控性好是指讯号消失以后,能立即自行停转;稳定性高是指转矩随转速的增加而均匀下降;适应性强是指反应快、灵敏、响态品质好。

  伺服系统的种类

  通常根据伺服驱动机的种类来分类,有电气式、油压式或电气—油压式三种。

  伺服系统若按功能来分,则有计量伺服和功率伺服系统;模拟伺服和功率伺服系统;位置伺服和加速度伺服系统等。

  电气式伺服系统根据电气信号可分为DC直流伺服系统和AC交流伺服系统二大类。AC交流伺服系统又有异步电机伺服系统和同步电机伺服系统两种。

  伺服系统的发展趋势

  从伺服系统的三大部件:伺服电机、编码器、驱动器的各自发展来看,交流伺服电机还会是主流。电机本身将向高性能、高功率密度的方向发展。在相同功率输出的条件下,电机本身的体积将会越来越小。如1.5KW以下的小功率AC伺服电机的体积现已只有原先传统的三相感应电机的1/10左右。这主要得益于电机制造技术本身的不断提高。如:高性能的磁性材料的采用,定子分割法工艺的集中绕组高密度绕线的采用,定子叠片的粘结工艺的采用。磁路的不断优化设计和热解析技术的应用使得电机的冷却性能也得到了不断提高。

  与此同时,由于各种行业的特殊需求,伺服电机也会从通用的FA行业转向差异化,定向设计的道路。如免维修、无尘、防爆、无转矩脉动超高或超低额定转速微小型化,电机内部直接装有制动器、减速机、滚珠丝杠、联轴节、转矩温度传感器,编码器甚至驱动控制器的 ALL IN ONE一体化的伺服功能部件。

  事实上,在传统的FA行业以外,特别是在家电、汽车电子、纺织、航空电子、机械等行业,各种直流无刷伺服电机已经得到了广泛和大量的应用。传统意义上的带换向器的直流伺服电机正在被这种直流无刷的伺服电机所取代。尤其在微小功率的应用范围,它有无可替代的低成本、小体积、高可靠性(通常无需光电编码器反馈),可干电池供电等优越性。所以其实际使用数量将是非常可观的。

  对于反馈的编码器部件来说,其发展主要还在于小型化、低成本、高分辨率、 高可靠性、网络化、高响应、省接线、绝对值编码等方向。从结构上来讲,为了降低成本,日系的主流伺服电机所用编码器都已从整体式变为分离式。为了提高分离式编码器的可靠性,从安装方式上作了改进,已溶入电机的后轴承支承座的一体化设计。由于正弦波内插技术的采用,分辨率得到了很大的提高,从早期的210已发展到224228 /每转。这对于提高伺服电机的低速控制的稳定性 减少低速脉动有很大帮助。但对于提高位置控制的精度没有直接效果。当然也有采用类似于螺距补偿一样的软件补偿,可以提高单圈的物理分辨率,从而实际提高定位控制的精度。这在分度转台机器人控制的使用中,可得到有效作用。也正是由于内插接技术的应用,使得旋转编码器也将会在严酷环境中的高精度伺服控制中得到更广泛的应用。已有224/每转分辨率的旋转编码器在伺服电机上的使用情况。编码器串行通讯省线制的方式,其通讯频率还只能限于10M以下。随着伺服控制的高分辨率、高精度、高响应的要求日益增强,编码器通讯频率的提高也将会是一个主要方向。

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  伺服是使物体的位置、方位、状态等输出,能够跟随输入量(或给定值)的任意变化而变化的自动控制系统。在自动控制系统中,能够以一定的准确度响应控制信号的系统称为随动系统,亦称伺服系统。   伺服的主要任务是按控制命令的要求,对功率进行放大、变换与调控等处理,使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制得非常灵活方便。   伺服系统的组成   伺服系统可分为开环、半闭环、闭环控制系统。   具有反馈的闭环自动控制系统由位置检测部分、偏差放大部分、执行部分及被控对象组成。   伺服系统的性能要求   伺服系统必须具备可控性好,稳定性高和适应性…

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