伺服系统的组成
伺服驱动系统(Servo System)简称伺服系统,是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统,例如数控机床等。使用在伺服系统中的驱动电机要求具有响应速度快、定位准确、转动惯量.( 使用在机电系统中的伺服电机的转动惯量较大,为了能够和丝杠等机械部件直接相连。伺服电机有一种专门的小惯量电机,为了得到极高的响应速度。但这类电机的过载能力低,当使用在进给伺服系统中时,必须加减速装置。 交流伺服运动系统的组成如图1和图2所示。图中的驱动器和电机构成通常所说的交流伺服系统,而交流伺服运动系统的涵义更广泛,它还包括控制器、传感器、电磁铁等部件,协调完成特定的运动轨迹或工艺过程。 图1 交流伺服运动系统的集中控制结构 图2 交流伺服运动系统的分布控制结构 集中控制结构 图1所示的是交流伺服运动系统的集中控制结构。图中交流电机的传感器通常为电流、位置、速度和温度等传感器,作为电机控制算法的输入量,运动机构的传感器取决于工艺过程的控制量,可以是位置、温度、压力、张力、流量、光等传感器。执行元件可以是交流电机,也可以是电磁铁、电磁阀等。控制器多采用工控机、可编程逻辑控制器(plc),或以单片机、DSP、ARM等微控制器为核心,配上键盘、旋钮、磁盘或通讯接口接受操作命令,数码管、液晶显示器件显示工作参数,灯光和声响装置作为报警和提示之用。 集中式控制系统中,工艺软件或应用软件固化在控制器中,对接收到的命令信号及传感器信号进行运算、判断,以数字量或模拟量控制驱动器或功率开关,主、辅运动机构在交流电机及执行元件的驱动下完成特定运动。除控制器外,其它部件间没有电信号方面的联系,所有控制信号都来自控制器。 集中式控制结构适用于简单的系统,以及比较成熟的驱动器和电机。简单系统中,驱动器中无微处理器,或微处理器的功能不足以胜任控制器的功能。对成熟的驱动器,其与控制器的接口比较方便,参数设置简洁,通用性强,用户只需正确选择驱动器和电机,开发自己的控制器,加快研发和产品化过程。这种结构对控制器的实时性要求较高,应具有强大的数据处理能力、丰富的输入输出口、适当的中断功能和定时器。 分布式控制结构 图2所示的是分布式控制结构。与图1不同的是控制器和驱动器的功能发生了变化。控制器只起接受命令和显示工作参数的作用,以通讯方式与驱动器相连,工艺软件下移到驱动器中,驱动器不仅控制伺服电机,还要根据传感器信号和通讯获得的命令去控制功率开关。 分布式控制结构适合于特种或新型系统的开发,驱动器中微处理器的功能较强,方案总设计者可在控制器和驱动器的两片微处理器间灵活分配功能,对控制器的要求降低很多,系统紧凑。一旦开发成功,就会形成具有自主知识产权的产品,系统价格可以降低,针对性强,获得同类应用领域较大的市场份额。从事分布式系统的开发人员应包括电机、驱动、控制、机械和应用工艺等方面的人员。 |