伺服電機(jī)論文

伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、控制原理及應(yīng)用摘要：隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是高性能永磁材料的問世，電動(dòng)機(jī)制造技術(shù)水平得到了極大的提高，也為特種電動(dòng)機(jī)的制造、控制和應(yīng)用提出了更高的要求，提供了更廣闊的發(fā)展空間。特種電機(jī)是電機(jī)中的一類主要是指因?yàn)槭褂铆h(huán)境和制作工業(yè)的特殊而區(qū)別通用電機(jī)的名稱。隨著工業(yè)化發(fā)展以及自動(dòng)化技術(shù)提高特種電機(jī)的使用范圍越來廣泛種類越來越多。是以一類新型特種電機(jī)（步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、自整角機(jī)、直線電動(dòng)機(jī)、超聲波電動(dòng)機(jī)等等之類的）為例，綜述其原理，結(jié)構(gòu)，性能，應(yīng)用以及研究熱點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)既有理論論述，又有實(shí)際工程應(yīng)用介紹，具有全面性、系統(tǒng)性、實(shí)用性、可讀性的特點(diǎn)，避免繁瑣的數(shù)學(xué)運(yùn)算和高深的理論，從實(shí)際出發(fā)，深入淺出，涉及的范圍廣，內(nèi)容豐富，特別是有具體的實(shí)例介紹，對(duì)于學(xué)習(xí)特種電動(dòng)機(jī)應(yīng)用具有重要的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：伺服電動(dòng)機(jī)課題背景電動(dòng)機(jī)是被廣泛使用的一種動(dòng)力機(jī)械，它是依據(jù)電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置。由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中使用的電動(dòng)機(jī)種類和數(shù)量日益增加，且性能各異，因此，必須熟悉各類電動(dòng)機(jī)和負(fù)載機(jī)械設(shè)備的類型、結(jié)構(gòu)、性能及用途等，使其能安全、高效、經(jīng)濟(jì)地去拖動(dòng)各種負(fù)載機(jī)械設(shè)備。第1節(jié)電動(dòng)機(jī)的分類電動(dòng)機(jī)有多種分類方法，我國(guó)習(xí)慣按機(jī)座號(hào)（軸中心高）或功率大小來分類，通常將各類電動(dòng)機(jī)劃分為大、中、小、微四種，其中微型電動(dòng)機(jī)按用途又分為驅(qū)動(dòng)用和控制用兩大類。每一種電動(dòng)機(jī)又按它們工作原理、結(jié)構(gòu)特征、性能、用途等的不同，劃分為單、三相異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)幾大類。例如中小型異步電動(dòng)機(jī)的功率范圍從0.55-1400kW（4極），其中0.55—250kW為小型異步電動(dòng)機(jī)，250kW及以上則為中型異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的分類如表1—1所示。還可按其外殼防護(hù)型式、通風(fēng)冷卻方式、結(jié)構(gòu)和安裝型式、使用環(huán)境條件，以及性能、用途、勵(lì)磁方式和工作制等特征進(jìn)行分類。伺服電動(dòng)機(jī)的認(rèn)知伺服電動(dòng)機(jī)是一種具有服從控制信號(hào)要求進(jìn)行動(dòng)作動(dòng)能的執(zhí)行器，無信號(hào)時(shí)靜止，有信號(hào)時(shí)即運(yùn)行，因此有“伺服”性而得名。伺服電動(dòng)機(jī)的作用是

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中進(jìn)行將接收的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為軸的角位移或角速度輸出。伺服電動(dòng)機(jī)在控制系統(tǒng)中一般用作執(zhí)行元件。根據(jù)被控對(duì)象的不同，由伺服電動(dòng)機(jī)組成的伺服系統(tǒng)一般有三種基本控制方式，即位置控制、速度控制和力矩控制，通常位置和速度控制用得較多。直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性1)機(jī)械特性機(jī)械特性是指在控制電樞電壓保持不變的情況下，直流流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n隨轉(zhuǎn)矩變化的關(guān)系。當(dāng)電樞電壓為常值時(shí)：r?=Ti()-為?。核街校罕?泊’k5當(dāng)轉(zhuǎn)矩為零時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速僅與電樞電壓有關(guān)，此時(shí)的轉(zhuǎn)速為直流伺服電動(dòng)機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速，理想空載轉(zhuǎn)速與電樞電壓成正比，即：u

n=Tin=—0住當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩僅與電樞電壓有關(guān)，此時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與電樞電壓成正比，即：給定不同的電樞電壓得到的直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性不同電當(dāng)控制速n降Ui<U2<Us樞電壓下的機(jī)械特性曲線為一組平行線，其斜率為-k不同電當(dāng)控制速n降Ui<U2<Us樞電壓下的機(jī)械特性曲線為一組平行線，其斜率為-k。電壓一定低。，不同的負(fù)載轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)不同的機(jī)械轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)矩T增大時(shí)，轉(zhuǎn)2)調(diào)節(jié)特性直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速與電樞電壓的系。n調(diào)節(jié)特性與橫軸的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓值為始動(dòng)電壓，只有當(dāng)控制電壓大于始動(dòng)電壓，電動(dòng)機(jī)才會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。負(fù)載轉(zhuǎn)矩tl不同時(shí)，始動(dòng)電壓也不同，Tl越大，始動(dòng)電壓越高，死區(qū)越大，伺服電動(dòng)機(jī)越不靈敏，所以伺服電動(dòng)機(jī)不可帶太大的負(fù)載。直流伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用直流伺服電動(dòng)機(jī)在國(guó)防現(xiàn)代化和工業(yè)自動(dòng)化中得到廣泛應(yīng)用，下面列舉幾個(gè)在工業(yè)自動(dòng)化中的易用實(shí)例。（1）機(jī)床用直流伺服電動(dòng)機(jī)的數(shù)字控制裝置。機(jī)床用直流伺服電動(dòng)機(jī)的數(shù)字控制裝置選用低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩直流伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，用解算器做反饋裝置，已達(dá)到數(shù)控的目的?？偨Y(jié)通過本課題的學(xué)習(xí)我們需掌握直流電動(dòng)機(jī)的工作原理；直流電動(dòng)機(jī)的使用以及直流伺服電動(dòng)機(jī)及其控制方法；直流伺服電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)特性；直流伺服電動(dòng)機(jī)在過渡過程中的工作狀態(tài)。伺服電動(dòng)機(jī)分為兩大類，交流伺服要好一些，因?yàn)槭钦也刂疲D(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡(jiǎn)單，便宜。直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，產(chǎn)生電磁干擾，對(duì)環(huán)境有要求；因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)所。近年來，中國(guó)從制造業(yè)大國(guó)正向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)發(fā)展，伺服電機(jī)之中國(guó)由于國(guó)家對(duì)制造裝備及其技術(shù)改造工作的重視，隨著全數(shù)字式交流永磁伺服系統(tǒng)的性能價(jià)格的提高，交流伺服電機(jī)作為控制電機(jī)類高檔精密部件，其市場(chǎng)需求將穩(wěn)步增長(zhǎng)。了解步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理和基本特點(diǎn)：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，每相繞組由專門驅(qū)動(dòng)電源通過“環(huán)形分配器”按一定規(guī)律輪流通電。例如一個(gè)按三相雙三拍運(yùn)行的環(huán)形分配器輸入是一路，輸出有A、B、C三路。若開始是A、B這兩路有電壓，輸入一個(gè)控