伺服系统原理及分类详解
伺服系统主要由伺服控制器、驱动电路、伺服电机和相应的反馈检测器组成。
1. 伺服系统原理
当伺服控制系统接收到手动控制信号时,执行机构根据控制信号的指令执行一系列的运动和动作。如果不再存在信号,则受控传输设备停止操作,直到控制信号到达。
2、伺服系统的分类
(1)根据其不同的目标对象
根据其动作对象的不同,可分为位置伺服系统和速度伺服系统。
1) 位置伺服系统
这是指能够精确跟踪定位目标指令位置的伺服系统。根据反馈的存在,位置伺服系统分为开环控制和闭环控制。
开环位置伺服系统具有结构简单、成本低的优点,但不具备位置和速度反馈功能。其位置控制精度取决于步进电机的步距角和传动机构的精度。
闭环控制分为全闭环控制和半闭环控制。全闭环控制下,检测器直接检测工作台上被控对象的位移,并将该位移反馈给控制器,形成全闭环控制。
由于控制器可以根据被控对象的实际位移进行控制,因此全闭环控制定位精度高,可以消除从电机到机械传动机构再到被控对象的整个过程中的误差。
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但闭环控制结构相对复杂,成本较高,实现起来比较困难。
(2) 速度伺服系统
典型驱动机械的负载扭矩经常波动,电源的电压和频率也是如此。因此,被驱动物体的运行速度通常是可变的。
因此,速度伺服系统的首要任务是保持被驱动机械(或负载)以所需的精确速度(而不仅仅是单一速度)稳定运行。
(2)按执行电机不同
根据驱动电机类型的不同,系统可分为直流(DC)伺服系统和交流(AC)伺服系统。
1) 直流伺服系统
直流伺服系统是指伺服电机采用直流电机的伺服系统。
2) 交流伺服系统
交流伺服系统主要由交流伺服驱动器(或控制器)和交流伺服电机组成。系统以驱动器为核心,控制交流伺服电机的运行。
扭矩、速度或位置的闭环控制可实现卓越的动态和静态系统性能。
工业机器人由四个主要部件组成:本体、伺服系统、减速器和控制器。其中,工业机器人电动伺服系统的总体结构由电流环、速度环、位置环三个闭环控制组成。
通常,对于交流伺服驱动器来说,可以通过手动设置其内部功能参数来实现位置控制、速度控制、扭矩控制等各种功能。
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伺服机构,也称为伺服系统,是一种反馈控制系统,旨在精确遵循或复制特定过程。该伺服系统允许受控输出(例如物体的位置、方向和状态)自动适应输入目标(或设定值)的任何变化。
伺服系统是基于变频技术开发的产品。它是以机械位置或角度为控制对象的自动控制系统。伺服系统除了控制速度和扭矩外,还可以进行精确、快速、稳定的位置控制。
从更广泛的意义上来说,伺服系统是一种精确跟踪或复制给定过程的控制系统,也可以称为跟随系统。
从狭义上讲,伺服系统也称为位置跟随系统,控制机械负载在空间中的线性或角位移。当位置设定值(输入)任意变化时,系统的主要任务是快速、准确地复制设定值的变化。