機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)伺服系統(tǒng)

1、第三章 伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中，把輸出量能夠以一定的準(zhǔn)確度在機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中，把輸出量能夠以一定的準(zhǔn)確度 跟隨輸入量的變化為變化的系統(tǒng)稱為伺服系統(tǒng)，亦稱隨動系統(tǒng)。跟隨輸入量的變化為變化的系統(tǒng)稱為伺服系統(tǒng)，亦稱隨動系統(tǒng)。 它用來控制被控對象的轉(zhuǎn)角（或位移），使其能自動地連續(xù)地，它用來控制被控對象的轉(zhuǎn)角（或位移），使其能自動地連續(xù)地， 精確地復(fù)現(xiàn)輸入指令的變化規(guī)律。其組成如下圖：精確地復(fù)現(xiàn)輸入指令的變化規(guī)律。其組成如下圖： 伺服系統(tǒng)的基本要求： 穩(wěn)定性;-固有特性 精度及系統(tǒng)誤差；-動態(tài)、穩(wěn)態(tài)、靜態(tài) 快速響應(yīng)性及調(diào)速范圍 常用的電力電子器件常用的電力電子器件:晶閘管晶

2、閘管 導(dǎo)通條件是指晶閘管從阻斷到導(dǎo)通所需的條件。這個(gè)條 件是在晶閘管的陽極加上正向電壓，同時(shí)在控制極上加上正 向電壓。關(guān)斷條件是指晶閘管從導(dǎo)通到阻斷所需的條件。晶 閘管一旦導(dǎo)通，控制極就對晶閘管不起作用了。只有當(dāng)流過 晶閘管的電流小于晶閘管導(dǎo)通所需的電流即維持電流時(shí)，晶 閘管才關(guān)斷。 SCR的控制信號和輸出波形 G+，導(dǎo)通 G-，截止 復(fù)合晶體管，電 流放大系數(shù)大 電壓控制，輸入 阻抗高，抗過載， 抗干擾 電容作 用 伺服系統(tǒng)中的執(zhí)行元件 三種電機(jī)驅(qū)動的特點(diǎn)： 轉(zhuǎn)角與數(shù)字脈沖成比例，可構(gòu)成直接數(shù)字控制 構(gòu)成廉價(jià)的開環(huán)系統(tǒng) 控制系統(tǒng)控制較簡單 高響應(yīng)、高功率密度 可實(shí)現(xiàn)高精度的數(shù)字控制 換向器件

3、需維護(hù) 具有DC伺服電機(jī)的全部優(yōu)點(diǎn) 無接觸換向器件，維護(hù)方便 3.1 步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動及其控制 1. 1. 步進(jìn)電動機(jī)的特點(diǎn)：步進(jìn)電動機(jī)的特點(diǎn)： 步進(jìn)電動機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移（或線位移） 的一種機(jī)電式數(shù)模轉(zhuǎn)換器。 轉(zhuǎn)角與脈沖，速度與頻率成正比，運(yùn)動方向與通電順序 相關(guān)。 定位精度高，且無累積誤差。 轉(zhuǎn)換速度慢，毫秒級 與一般的伺服電機(jī)比較：可以直接實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，在開 環(huán)系統(tǒng)中可以達(dá)到高精度的定位和調(diào)速，位置誤差不會 累積。 步進(jìn)電機(jī)的種類步進(jìn)電機(jī)的種類 2. 2. 步進(jìn)電動機(jī)的工作原理步進(jìn)電動機(jī)的工作原理 ， 錯(cuò)齒產(chǎn)生力矩，錯(cuò)齒產(chǎn)生力矩， 是助使步進(jìn)電機(jī)是助使步進(jìn)電機(jī) 旋轉(zhuǎn)的根本原因。旋

4、轉(zhuǎn)的根本原因。 11360360 360* 46124*3 3 4013 360 360 Zkm 360 360 3 2 40 1.5 mkZ v五相步進(jìn)電機(jī) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)伺服系統(tǒng) 步距角及步距精度 步進(jìn)電動機(jī)定子繞組通電狀態(tài)每變一次， 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度，常用數(shù)控機(jī)床為0.53， 步距角小，加工精度高。 步距精度指理論步距角與實(shí)際步距角之 差，以分表示。主要是由步進(jìn)電機(jī)齒距制造 誤差、定子和轉(zhuǎn)子間氣隙不均勻、各相電磁 轉(zhuǎn)矩不均勻造成的。 3. 步進(jìn)電動機(jī)的主要特性步進(jìn)電動機(jī)的主要特性 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)伺服系統(tǒng) 啟動頻率與慣頻特性 步進(jìn)電機(jī)由靜 止突然啟動， 進(jìn)入不失步的 正常運(yùn)行所允 許

5、的最高頻率。 與負(fù)載的轉(zhuǎn)動 慣量有關(guān) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)伺服系統(tǒng) 運(yùn)行頻率與矩頻特性 步進(jìn)電機(jī)由轉(zhuǎn) 子運(yùn)行的過渡 過程尚未達(dá)到 穩(wěn)定值時(shí)產(chǎn)生 的轉(zhuǎn)矩，即某 一頻率下的最 大負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 與電磁常數(shù)有 關(guān)。 矩角特性 空載時(shí)，若步進(jìn)電機(jī)某相通以直流電 流，則該相對應(yīng)的定、轉(zhuǎn)子齒槽對齊。此時(shí) 轉(zhuǎn)子上無力矩輸出。如果此時(shí)在電機(jī)軸上加 一負(fù)載力矩M，則轉(zhuǎn)子要相應(yīng)力矩的方向轉(zhuǎn) 一個(gè)角才能重新穩(wěn)定下來，此時(shí)轉(zhuǎn)子上的 電磁力矩Mj與負(fù)載力矩M相等。 Mj稱為靜態(tài) 力矩， 稱為失調(diào)角。 Mj =f()稱為矩角特 性。近似正弦。 sin max TT j Mjmax為最大靜態(tài)力矩，曲線A和B的交點(diǎn)Mq 是電機(jī)運(yùn)行

6、狀態(tài)的最大啟動啟動力矩。 步進(jìn)電機(jī)控制信號的產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)控制信號的產(chǎn)生 4. 4. 步進(jìn)電動機(jī)控制驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)控制驅(qū)動 硬件環(huán)分 軟件環(huán)分 + 功率驅(qū)動 YB 014 MOV P1,R0 INC R0 MOV A,R0 CJNE A,#5DH,RE1 MOV R0,55H RE1:RETI /主程序 MOV R0,55H 55H:DB 0EEH,0CCH,0DDH,99H,0BBH,33H,77H,66H 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)伺服系統(tǒng) 單電壓驅(qū)動及其改進(jìn) a)圖（a）中，Ra為電動機(jī)一相繞組內(nèi)阻， L為其電感，VT是大功率管，Rc是外接電 阻，VD是續(xù)流管。由于 ca RR L Ra很小，如不

7、接Rc，則時(shí)間常數(shù)大，VT 由截止變?yōu)閷?dǎo)通時(shí)，電流上升慢，影響啟 動頻率。串接Rc可減小時(shí)間常數(shù)，使脈沖 電流的前沿變陡，從而改善頻率響應(yīng)。但 Rc使整個(gè)系統(tǒng)效能降低。 b)圖（b）在外接電阻Rc上并接一個(gè)電容 （與加速電容作用相同），改善注入電流 脈沖前沿狀況。增加注入繞組的平均電流 值。（開始電阻相當(dāng)于被短接）。 c)圖（c）在VD支路加接泄放電阻R，減少 時(shí)間常數(shù)，使脈沖電流的后沿變陡，有利 于提高電機(jī)的高頻性能，但使低頻變壞， 對轉(zhuǎn)子阻尼變?nèi)酰滓鸬皖l共振區(qū)運(yùn)行 不平穩(wěn)。 高低壓驅(qū)動（用得廣泛） +80V +12V 如圖，則在t1t2時(shí)間內(nèi)，VT1、VT2均飽和導(dǎo) 通，+80V的電源

8、經(jīng)VT1、VT2管加到電機(jī)繞組 L上，使其電流迅速上升，當(dāng)時(shí)間達(dá)到t2， VT2截止，電機(jī)繞組電流由+12V經(jīng)VT1維持， 此時(shí)電機(jī)電流下降到額定值，直到t3 ， VT1截 止，繞組電流經(jīng)高壓源E1，地，E2，V2放電， 下降到零。 優(yōu)點(diǎn)：功耗小，啟動力矩大，工作頻率高。 缺點(diǎn)：大功率管數(shù)量多，增加驅(qū)動電源成本。 恒流斬波驅(qū)動電路 電流取樣電阻 電壓比較器 參考值 設(shè)定 由于步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子本身慣量大，尤其 帶了負(fù)載后，啟動頻率將會大大下降。為 使步進(jìn)電機(jī)能在較高的頻率下工作，可對 其升降速度進(jìn)行控制，使脈沖信號能按一 定的規(guī)律升頻和降頻。 5. 5. 步進(jìn)電動機(jī)自動升降速控制步進(jìn)電動機(jī)自動升降速

9、控制 工作原理：工作原理： 設(shè)Pa為控制脈沖，其頻率為fa，Pb為實(shí)際送入電 機(jī)的工作脈沖，其頻率為fb。 Pa和Pb都經(jīng)同步器送入可逆計(jì)數(shù)器。同步器的 作用在于保證不丟失Pa和Pb ，并使Pa送入可逆計(jì)數(shù) 器時(shí)作加法，Pb送入可逆計(jì)數(shù)器時(shí)作減法，可逆計(jì) 數(shù)器記下的是控制脈沖與實(shí)際脈沖之差N，將此數(shù) 通過數(shù)字電位器轉(zhuǎn)換成電阻值R的變化，進(jìn)而改變 振蕩頻率。 v電路設(shè)計(jì)成平滑系統(tǒng)，當(dāng)輸入量fa為階躍值 時(shí)，輸出量fb是緩慢變化的，從而達(dá)到自動 升降速的目的。 v只有當(dāng)N不為零時(shí)，才有輸出脈沖。 v在進(jìn)給開始時(shí)， fa fb，振蕩器頻率低，反 饋脈沖小于輸入脈沖，N增大， fb逐漸增大， 經(jīng)過t時(shí)

10、間， fa= fb，N不變，升速結(jié)束。進(jìn) 入恒速。到達(dá)終點(diǎn)， fa=0 fb ，N減少， 振蕩器頻率降低，fb 逐漸減少，直到N=0， 振蕩停止，步進(jìn)電機(jī)停止工作。 v常用的升降速規(guī)律 圖a為線性升降速， 以恒定的加速度，容 易實(shí)現(xiàn)，方法簡單， 但加速時(shí)間較長。 圖b為指數(shù)曲線，由步 進(jìn)電機(jī)的矩頻特性推導(dǎo) 來，符合電機(jī)加減速規(guī) 律，快速響應(yīng)好，縮短 了升降速時(shí)間。 圖c為拋物線，這種方法充分利 用步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)的有效轉(zhuǎn)矩， 升降速時(shí)間大大縮短。 v運(yùn)動控制系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 1、脈沖當(dāng)量的選擇 2、等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算 空載摩擦轉(zhuǎn)矩Tlf 加工時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL 3、等效轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算 滾

11、珠絲杠的Js， 工作臺運(yùn)動換算到電機(jī)軸上的Jw 大齒輪和小齒輪的Jg 4、初選步進(jìn)電機(jī)型號 5、速度的驗(yàn)算 快進(jìn)和工進(jìn)速度 2 1 , 360 zl i iz 3.2 直流伺服電動機(jī)驅(qū)動及其控制 1.1.直流伺服電動機(jī)的特點(diǎn)：直流伺服電動機(jī)的特點(diǎn)： 響應(yīng)速度高、精度高、響應(yīng)速度高、精度高、 調(diào)速范圍廣、控制特性優(yōu)調(diào)速范圍廣、控制特性優(yōu) 良。良。 其原理與普通直流電機(jī)其原理與普通直流電機(jī) 相同，由磁極、電樞、電相同，由磁極、電樞、電 刷和換向片組成。但外形刷和換向片組成。但外形 細(xì)長，轉(zhuǎn)動慣量小，以滿細(xì)長，轉(zhuǎn)動慣量小，以滿 足快速響應(yīng)的要求。足快速響應(yīng)的要求。 基本結(jié)構(gòu) 2.2.控制方式：控制方

12、式： 圖5.52 直流電機(jī)模型 根據(jù)上式，控制方式有根據(jù)上式，控制方式有 a 2 (1) (2) (3) (4) kaaa ae ta k ee t UEI R Ecn TcI UTR n cc c 電樞電壓 電樞反電勢 電磁轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 因此，有三種調(diào)速方法： （即恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）：不同的轉(zhuǎn)速時(shí)， （即恒功率調(diào)速）：不同的轉(zhuǎn)速時(shí)， 即恒功率調(diào)速），如主軸伺服驅(qū)動， 在額定轉(zhuǎn)速以下為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒 功率調(diào)速. .constITL如進(jìn)給伺服系統(tǒng) 如小慣量高速伺服系統(tǒng) .constIP 3.3.直流伺服電動機(jī)的特性：直流伺服電動機(jī)的特性： 機(jī)械特性：電壓恒定時(shí)，機(jī)械特性：電壓恒定時(shí)， 電

13、動機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩電動機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩 變化的關(guān)系。變化的關(guān)系。 1)1)當(dāng)當(dāng)T=0T=0時(shí)，時(shí)，n0n0為理想空載為理想空載 轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速。 2)2)當(dāng)當(dāng)n=0n=0時(shí)，時(shí)，T T為啟動轉(zhuǎn)矩為啟動轉(zhuǎn)矩 或堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。許多工程或堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。許多工程 機(jī)械如電鏟就工作于堵機(jī)械如電鏟就工作于堵 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 機(jī)械特性 2 kk ee t UTR n ccc 4.4.直流伺服系統(tǒng)直流伺服系統(tǒng) 用直流伺服電動機(jī)作為執(zhí)行元件的伺服系用直流伺服電動機(jī)作為執(zhí)行元件的伺服系 統(tǒng)。常用的有晶閘管統(tǒng)。常用的有晶閘管- -直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和 大功率晶體管脈寬調(diào)制大功率晶體管脈寬調(diào)制(PWM)(PWM)調(diào)

14、速系統(tǒng)。調(diào)速系統(tǒng)。 4.1 4.1 晶閘管晶閘管- -直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 1)1)組成：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器組成：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASRASR、電流調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器ACRACR、 測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī)TGTG、電流互感器、電流互感器TATA、晶閘管觸、晶閘管觸 發(fā)器發(fā)器ATAT、晶閘管、晶閘管URUR及伺服電動機(jī)。及伺服電動機(jī)。 直流伺服系統(tǒng) 為消除系統(tǒng)靜差并提高系統(tǒng)的快速響為消除系統(tǒng)靜差并提高系統(tǒng)的快速響 應(yīng)，常采用應(yīng)，常采用PIPI調(diào)節(jié)器作為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器作為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASRASR和電流調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器ACRACR。PIPI調(diào)節(jié)器的特調(diào)節(jié)器的特 性：性： 比例積分調(diào)節(jié)器 輸出電壓輸出

15、電壓u usc sc第一部分是比例部分，在輸 第一部分是比例部分，在輸 入電壓入電壓u usr sr加上的瞬間 加上的瞬間,C,C1 1相當(dāng)于短路，此時(shí)相當(dāng)于短路，此時(shí) 只相當(dāng)于比例調(diào)節(jié)器，輸出電壓只相當(dāng)于比例調(diào)節(jié)器，輸出電壓u usc sc=K =Kp pu usr sr， ， 毫無延遲，調(diào)節(jié)速度快。第二部分是積分部毫無延遲，調(diào)節(jié)速度快。第二部分是積分部 分，隨著分，隨著C C1 1充電，不斷上升，上升快慢取決充電，不斷上升，上升快慢取決 于于i i。正因?yàn)檫@種積累、保持特性，所以能。正因?yàn)檫@種積累、保持特性，所以能 消除靜態(tài)誤差。消除靜態(tài)誤差。PIPI調(diào)節(jié)器飽和后，將維持輸調(diào)節(jié)器飽和后，將

16、維持輸 出值恒定，只有超調(diào)，也就是輸入為負(fù)，才出值恒定，只有超調(diào)，也就是輸入為負(fù)，才 能退出飽和。能退出飽和。 dtuuKu sr i srpsc 1 2)2)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性 (1)(1)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和， 穩(wěn)態(tài)時(shí)，它們的輸入偏差電壓都為零。穩(wěn)態(tài)時(shí)，它們的輸入偏差電壓都為零。 Lii nn IUU nUU * * 由于由于ASRASR不飽和，則不飽和，則 I IL LI I IN N （額定電流）。在（額定電流）。在 兩個(gè)調(diào)節(jié)器均不飽和兩個(gè)調(diào)節(jié)器均不飽和 時(shí)運(yùn)行于右圖靜特性時(shí)運(yùn)行于右圖靜特性 n n0 0-

17、A-A段：段： (2)(2)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，ASRASR輸出達(dá)到限幅值，輸出達(dá)到限幅值， 轉(zhuǎn)速外環(huán)開環(huán)，轉(zhuǎn)速變化對系統(tǒng)不產(chǎn)生影響，轉(zhuǎn)速外環(huán)開環(huán)，轉(zhuǎn)速變化對系統(tǒng)不產(chǎn)生影響， 此時(shí)只有電流環(huán)（內(nèi)環(huán)）起作用。此時(shí)：此時(shí)只有電流環(huán)（內(nèi)環(huán)）起作用。此時(shí)： Lm im L I U I * I ILm Lm為設(shè)計(jì)最大電流。它決定于電動機(jī)允許的 為設(shè)計(jì)最大電流。它決定于電動機(jī)允許的 過載時(shí)的最大電流，在轉(zhuǎn)速過載時(shí)的最大電流，在轉(zhuǎn)速nnnIIL L, ,轉(zhuǎn)速還會上升，當(dāng)其相等時(shí)，轉(zhuǎn)速還會上升，當(dāng)其相等時(shí)， 轉(zhuǎn)速達(dá)到峰值，然后開始減速，最后穩(wěn)定轉(zhuǎn)速達(dá)到峰值，然后開始減速，最后穩(wěn)定 在在n n* *

18、. . 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 直流伺服電機(jī) 模型 晶閘管模型 E(s)與n 關(guān)系 3)3)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn) (1)(1)起動過程主要為恒流（以允許的最大過載起動過程主要為恒流（以允許的最大過載 電流）升速。起動時(shí)間短。電流）升速。起動時(shí)間短。 (2)(2)采用采用PIPI調(diào)節(jié)，必然有超調(diào)，使調(diào)節(jié)，必然有超調(diào)，使PIPI調(diào)節(jié)器退調(diào)節(jié)器退 出飽和。出飽和。 (3)(3)具有良好的動態(tài)性能，響應(yīng)快。具有良好的動態(tài)性能，響應(yīng)快。 (4)(4)具有良好的抗干擾性能：具有良好的抗干擾性能：ASRASR抗負(fù)載擾動，抗負(fù)載擾動， ACRACR抗電網(wǎng)波動?？闺娋W(wǎng)波動。 4.2 4.2

19、 直流脈寬調(diào)制直流脈寬調(diào)制(PWM)(PWM)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng) 近年發(fā)展迅速，優(yōu)點(diǎn)：主電路簡單，功率元件近年發(fā)展迅速，優(yōu)點(diǎn)：主電路簡單，功率元件 少，開關(guān)頻率高，電流易于連續(xù)，損失小，低少，開關(guān)頻率高，電流易于連續(xù)，損失小，低 速性能好，調(diào)整范圍寬等。速性能好，調(diào)整范圍寬等。 1) 1) 電壓，脈寬變換原理。電壓，脈寬變換原理。 組成：三角波（鋸齒波）發(fā)生器、加法器和比組成：三角波（鋸齒波）發(fā)生器、加法器和比 較器組成。較器組成。 H H型橋式型橋式PWMPWM晶體管功率放大電路圖：晶體管功率放大電路圖： 3 3種工作狀態(tài)：種工作狀態(tài)：( (視脈寬調(diào)壓視脈寬調(diào)壓) ) (1)(1)當(dāng)當(dāng)U UI

20、 I=0=0時(shí)，時(shí)，U Us s的正負(fù)脈寬相等，直流分量的正負(fù)脈寬相等，直流分量 為零，但在交流分量的作用下，電機(jī)在停為零，但在交流分量的作用下，電機(jī)在停 止位置處微振，動力潤滑，減少靜磨擦，止位置處微振，動力潤滑，減少靜磨擦， 減少起動阻力。減少起動阻力。 (2)(2)當(dāng)當(dāng)U UI I00時(shí)，時(shí)，U Us s的正脈寬的正脈寬 負(fù)脈寬，直流分量負(fù)脈寬，直流分量 大于零，正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速上升。大于零，正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速上升。 (3)(3)當(dāng)當(dāng)U UI I00時(shí)，時(shí)，U Us s的正脈寬的正脈寬 負(fù)脈寬，直流分量負(fù)脈寬，直流分量 小于零，反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速上升。小于零，反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速上升。 脈寬調(diào)制單元 調(diào)制波發(fā)

21、生器 邏輯延時(shí) 限流保護(hù) 基極驅(qū)動 器 雙閉環(huán)脈寬調(diào)速系統(tǒng)原理框圖 直流伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) 計(jì)算原則： 慣量匹配：大慣量：0.25=Jel/Jm=1 等效轉(zhuǎn)矩Trms：一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)所需電 動機(jī)轉(zhuǎn)矩的均方根值。 v直流永磁無刷電機(jī) 3.3 交流伺服電動機(jī)驅(qū)動及其控制 1.1.交流伺服電動機(jī)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)：空間互成交流伺服電動機(jī)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)：空間互成9090度度 電角度兩繞組，源繞組接電源，控制繞組接電角度兩繞組，源繞組接電源，控制繞組接 控制電壓。常見形式控制電壓。常見形式 有鼠籠形和杯形，前有鼠籠形和杯形，前 者緊湊，性能優(yōu)良，者緊湊，性能優(yōu)良， 但慣量大，后者慣量但慣量大，后者慣量 小，無齒槽，運(yùn)

22、轉(zhuǎn)平小，無齒槽，運(yùn)轉(zhuǎn)平 穩(wěn)，但氣隙大，勵磁穩(wěn)，但氣隙大，勵磁 電流大，效率低，體電流大，效率低，體 積大。積大。 2.2.交流伺服電動機(jī)的控制交流伺服電動機(jī)的控制 交流伺服與單相感應(yīng)電機(jī)工作原理相同，但性交流伺服與單相感應(yīng)電機(jī)工作原理相同，但性 能不同，單相感應(yīng)電機(jī)利用自轉(zhuǎn)工作，而交流能不同，單相感應(yīng)電機(jī)利用自轉(zhuǎn)工作，而交流 伺服必須消除自轉(zhuǎn)。伺服必須消除自轉(zhuǎn)。 消除自轉(zhuǎn)的原理：由單相感應(yīng)電機(jī)工作原理知，消除自轉(zhuǎn)的原理：由單相感應(yīng)電機(jī)工作原理知， 其力矩曲線為正反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的力矩之其力矩曲線為正反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的力矩之 和，消除自轉(zhuǎn)，只需使力矩之和為負(fù)即可，也和，消除自轉(zhuǎn)，只需使力矩之和為負(fù)即可，也 就是增加轉(zhuǎn)子電阻，當(dāng)電阻足夠大時(shí)，合力矩就是增加轉(zhuǎn)子電阻，當(dāng)電阻足夠大時(shí)，合力矩 始終與轉(zhuǎn)向相反，為制動轉(zhuǎn)矩。如下圖所示：始終與轉(zhuǎn)向相反，為制動轉(zhuǎn)矩。如下圖所示： 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，通過調(diào)節(jié)控制電壓的大小或相位達(dá)到改 變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，有三種方式： 調(diào)節(jié)控制電壓幅值大 小，改變轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)控制電壓的相位角， 改變轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié) 控制電壓時(shí)，相位角隨之改變，達(dá)到 改變轉(zhuǎn)速目的 控制繞組 勵磁繞組 3.3.交流伺服系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng) 1)1)交流變頻調(diào)