伺服电机系统的组成(伺服系统的三种基本组成形式)

模拟，混合和数字。模拟类型和混合类型的输入部分是模拟输入，区别在于混合伺服系统的输入经过数字偏差然后进入模拟调节器。伺服系统分为三种：位置反馈和速度反馈。

目前，伺服驱动技术是CNC技术的重要组成部分。与数控装置一起，伺服系统的静态和动态特性直接影响机床的位移速度，位置精度和加工精度。现在，直流伺服系统已被交流数字伺服系统所取代，伺服电动机的位置，速度和电流环均已数字化，并采用新的控制理论来实现不受影响的高速响应系统。机械负载变化。

主要的新开发技术如下。

前馈控制技术。在过去的伺服系统中，检测器信号和位置指令之间的差值乘以速度指令（位置环增益）。此控制方法始终具有跟踪延迟误差，这会降低加工角和圆弧时的加工精度。所谓的前馈控制是一种通过向原始控制系统添加速度命令来大大减少伺服系统的跟踪延迟误差的控制方法。

b。机械静摩擦的非线性控制技术。对于某些具有较高静摩擦的CNC机床，新的数字伺服系统具有非线性控制功能，可补偿机床驱动系统的静摩擦。

c。伺服系统的位置环和速度环（包括电流环）均由软件（例如数字仲裁和矢量控制）控制。预先调整了加减速性能，以适应不同类型的机床，不同的精度和不同的速度。

d。采用高分辨率位置传感装置。例如，高分辨率脉冲编码器具有由微处理器组成的微步进电路，这大大提高了分辨率。增量位置检测大于10000 p/r（脉冲/旋转），绝对位置检测为1000000p。/r以上。

e。补偿技术已经开发和应用。新的数控系统具有校正功能，可以对伺服系统执行各种校正，例如螺距误差校正，齿隙校正，轴向运动误差校正，空间误差校正和热变形校正。

另外，CNC系统中同时使用了伺服电机和步进电机。两者之间的区别如下：

步进电机基本上是与现代数字控制技术关联的离散运动设备。当前，步进电动机已广泛用于家用数字控制系统中。随着所有数字AC伺服系统的出现，AC伺服电动机越来越多地用于数字控制系统，尤其是运动控制系统，并且步进电动机或所有数字AC伺服电动机大多用作运行电动机。两种控制方法相似（脉冲序列和方向信号），但是在性能和应用方面存在显着差异。

1.控制精度不同。两相混合式步进电动机的步进角通常为3.6°，1.8°，五相混合式步进电动机的步进角通常为0.72°，0.36°。也有步进角较小的高性能步进电机。例如，Stone Company生产的低速线材机床中使用的步进电机的步进角为0.09°，Berger Lahr生产的三相混合式步进电机可以通过该步进角。 DIP开关设置为1.8°。兼容0.9°，0.72°，0.36°，0.18°，0.09°，0.072°，0.036°的步进角，两相和五相混合式步进电机。交流伺服电机的控制精度通过电机轴背面的旋转编码器来确保。以松下的全数字交流伺服电机为例。对于带有标准2500线编码器的电动机，由于驱动器内部使用的技术，由于四倍频，脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带有17位编码器的电动机，每当驱动器收到217=131072脉冲时，电动机就会旋转1圈。也就是说，该脉冲为360°/131072=9.89秒。它是与步距角为1.8°的步进电机相对应的脉冲的1/655。

2.低频特性有所不同：步进电机在低速时容易发生低频振动。振动频率与负载和驱动器性能有关。通常，振动频率被认为是电动机空载的一半。关频。由步进电机的工作原理确定，这种低频振动现象非常不利于机器的正常运行。当步进电动机以低速运行时，通常应使用阻尼技术来克服低频振动现象，例如在电动机上增加阻尼器或在驱动器中使用分段技术。交流伺服电机运行非常平稳，即使在低速时也没有振动。 AC伺服系统具有共振抑制功能，可以弥补机器的刚性不足，并且系统的内部频率分析功能（FFT）可以检测到机器的共振点，便于系统调整。

3.转矩频率特性不同。步进电机的输出转矩随着速度的增加而减小，在高速时急剧下降，因此工作速度通常为300-600RPM。交流伺服电机具有恒定的转矩输出。换句话说，它可以在额定速度（通常为2000RPM或3000RPM）内输出额定转矩，并且可以在额定速度以上输出恒定功率。

4.其他过载能力：步进电机通常不具有过载能力，而交流伺服电机则具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例。具有速度过载和转矩过载功能。扭矩是额定扭矩的3倍，可以克服启动时惯性负载的惯性矩。步进电机不具有这样的过载能力，因此在选择模型时，您通常必须选择具有较大扭矩的电机来克服这种惯性矩，并且在正常运行期间该机器不需要那么大的扭矩。因此出现扭矩。

5.其他运行性能：步进电机由开环控制进行控制。如果启动频率太高或负载太大，则很容易失去步伐或失速。如果速度太高，则很容易发生过冲，因此必须很好地处理加速和减速问题，以确保控制精度。交流伺服驱动系统为闭环控制。驱动器可以直接采样电机编码器的反馈信号。位置环和速度环形成在内部。通常，步进电动机不会失步或超调并失去控制。性能更稳定。

6.速度响应性能有所不同。步进电机从固定速度加速到工作速度（通常为每分钟几百转）需要200到400毫秒。交流伺服系统的加速性能更好。以Panasonic MSMA 400W交流伺服电机为例，从静止加速到3000RPM的额定速度仅需几毫秒。必要时可以在任何控制情况下使用。快速启动和停止。