伺服电机工作原理是什么呢?不知道的小伙伴来看看小编今天的分享吧!
伺服电机工作原理:
伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统,可以简单理解为:伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移。
1、伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护不方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。
无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。
2、交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,最高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。
3、伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。
交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别:交流伺服要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单,便宜。
伺服电机的概念:
伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。
伺服电机可以控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。
伺服电机的构造:
交流伺服电机通常都是单相异步电动机,有鼠笼形转子和杯形转子两种结构形式。与普通电机一样,交流伺服电机也由定子和转子构成。
定子上有两个绕组,即励磁绕组和控制绕组,两个绕组在空间相差90°电角度。固定和保护定子的机座一般用硬铝或不锈钢制成。
笼型转子交流伺服电机的转子和普通三相笼式电机相同。杯形转子交流伺服电机的结构由外定子,杯形转子和内定子三部分组成。它的外定子和笼型转子交流伺服电机相同,转子则由非磁性导电材料(如铜或铝)制成空心杯形状,杯子底部固定在转轴7上。
空心杯的壁很薄(小于0.5mm),因此转动惯量很小。内定子由硅钢片叠压而成,固定在一个端盖上,内定子上没有绕组,仅作磁路用。电机工作时,内﹑外定子都不动,只有杯形转子在内、外定子之间的气隙中转动。对于输出功率较小的交流伺服电机,常将励磁绕组和控制绕组分别安放在内、外定子铁心的槽内。
以上就是小编今天的分享了,希望可以帮助到大家。
2分钟让你轻松掌握的伺服控制原理,让你在客户面前秒变技术专家
如果你是接触伺服的新手,客户问你伺服电机控制原理是啥?如何一句话让人觉得你专业,对你刮目相看!
你就说: 伺服控制是基于svpwm的三环控制。保准10个人听了,9个觉得你是专家。
三环控制的“环”字指的是闭环的环。就是三个闭环控制,分别为:位置环,速度环,电流环。
电流环:
电流环是控制加在伺服电机轴上的推力大小的。推力大,电机加速快一些,推力小则加速慢一点。电流与电机输出扭矩成正比例关系。
速度环:
是给个速度限制,当电机加速到这个速度时,就控制推力小一点,控制电机维持在这个速度下。
位置环:
是给个距离,电机旋转到达了这个距离就停下来。
伺服控制的底层逻辑是追求极致!所有环路都必须以能力上限执行,以达到最快响应。
比如: 位置控制模式下,电流环以3-5倍的额定扭矩加速电机,让电机达到最高速度,从而快速到达给定位置。
整个过程好比短跑比赛一样。设定跑100米(位置控制),运动员以最快的速度跑(速度控制),起跑的时候以最大加速度加到速度极限(力矩控制)。
那么问题来了:
驱动器电路板上设计了电流采样芯片,可以实时采集当前的电流。(电流和扭矩大小成正比例关系)。
至于什么叫正比例,请查阅初中数学。
电机屁股后面装了一个编码器。
至于编码器是什么,请翻阅我的上一篇文章。