1、伺服系统的基本概念
“伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思。人们想把“伺服机构”当个得心应手的驱动工具,服从控制信号的要求而动作。在讯号来到之前,转子静止不动;讯号来到之后,转子立即转动;当讯号消失,转子能即时自行停转。由于它的“伺服”性能,因此而得名—伺服系统。
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值(或给定值)的任意变化的自动控制系统。它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距、速度和位置控制得非常灵活方便。
伺服系统是由位置检测部分、误差放大部分、执行部分及被控对象组成具有反馈的闭环自动控制系统。伺服系统必须具备可控性好,稳定性高和速应性强等基本性能。说明一下,可控性好是指讯号消失以后,能立即自行停转;稳定性高是指转速随转距的增加而均匀下降;速应性强是指反应快、灵敏、响态品质好。
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。按功能来分,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。
这里只介绍常见的电气式伺服系统中的一种—交流永磁同步电机伺服系统。
2、交流永磁同步电机伺服系统
伺服驱动系统能够忠实地跟随控制命令而动作,例如数控机床和工业机人,伺服驱动技术对产品的性能有重要影响,甚至起关键作用。故需进一步认识伺服驱动系统在其中的地位和作用。
电气伺服技术应用最广,主要原因是控制方便,灵活,容易获得驱动能源,没有公害污染,维护也比较容易。特别是随着电子技术和计算机软件技术的发展,它为电气伺服技术的发展提供了广阔的前景。
早在70年代,小惯量的伺服直流电动机已经实用化了。到了70年代末期交流伺服系统开始发展,逐步实用化,ac伺服电动机的应用越来越广,并且还有取代dc伺服系统的趋势成为电气伺服系统的主流。
在ac伺服系统中,可分为同步和异步型ac伺服系统两种。
永磁转子的同步伺服电动机由于永磁材料不断提高,价格不断下降,控制又比异步电机简单,容易实现高性能的缘故,所以永磁同步电机的ac伺服系统应用更为广泛。
3、伺服系统的发展趋势
(1)伺服驱动技术由dc伺服系统迅速地向ac伺服系统转化,可以预见在不久的将来,ac伺服系统将完全取代dc伺服系统。
(2)ac伺服系统向两个方向发展:
一个方向是简易、低成本ac伺服系统,例如简易数控机床,办公室自动化设备、家用电器计算机外围设备以及对性能要求不高的工业运动控制,它是一个量大面广的不可忽视的应用领域,势将迅速发展和扩大。
另一个方面是更高性能、全数字化智能化软件伺服系统,以满足高精度、数控机床、机器人特别加工装备精细进给的需要。它将代表ac伺服系统发展水平和主导方向,亦将成为伺服系统的发展主流。
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