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应用伺服电机注意事项 如何减少伺服电机噪声、不稳定

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电机网管理员 发表于 2020-6-4 16:13:23 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
数控机床中伺服电机驱动器控制按其结构可分成开环控制和闭环控制。如果详细分类,开环控制又可分为普通型和反馈补偿型,闭环(半闭环)控制也可分为普通型和反馈补偿型。1.闭环控制由于开环控制的精度不能很好地满足机床的要求,为了提高伺服驱动器的控制精度,zui根本的办法是采用闭环控制方式。即不但有前身控制通道,而且有检测输出的反馈通道,指令信号与反馈信号比较后得,到偏差信号,形成以偏差控制的闭环控制系统。2.反馈补偿型开环控制开环系统的精度较低,这是由于伺服驱动器的步距误差、起停误差、机械系统的误差都会直接影响到定位精度。应采用补偿型进行改进,这种系统且有开环与闭环两者的优点,即具有开环的稳定性和闭环的精,确性。不会因为机床的谐振频率、爬行、失动等引起系统振荡。反馈补偿型开环控制不需要间隙补偿和螺距补偿。3.反馈补偿型的半闭环控制这种伺服电机驱动器控制补偿原理与开环补偿系统相同,由旋转变压器和感应同步器组成的两套独,立的测量系统均以鉴幅方式工作。该系统的缺点是成本高,要用两套检测系统,优点是比全闭环系统调整容易,稳定性好,适合用做高精度大型数控机床的进给驱动。4.半闭环控制对于闭环控制系统,合理的设计可以得,到可靠的稳定性和很高的精度,但是直接测量工作台的位置信号需要用如光栅、有磁尺或直线感应同步器等安装、维护要求较高的位置检测装置。通过对传动轴或丝杠角位移的测量,可间接地获得位置输出量的等效反馈信号。由于这部分传动引起的误差不能被闭环系统中不包含从旋转轴到工作台之间的传动链,因此这部分传动引起的误差不能被闭环系统自动补偿,所以称这种由等效反馈信号构成的闭环控制系统为半闭环伺服驱动器,这种控制方式称为半闭环控制方式。
        伺服电机作为控制系统中的执行元件 是机器人三大核心零部件之一伺服电机作为控制系统中的执行元件,是机器人三大核心零部件之一。机器人伺服系统由伺服电机、伺服驱动器、指令机构三大部分构成,伺服电机是执行机构,就是靠它来实现运动的,伺服驱动器是伺服电机的功率电源,指令机构是发脉冲或者给速度用于配合伺服驱动器正常工作的。国内外伺服系统厂商将机器人市场作为未来重点的发展方向,伺服电机一般安装在机器人的“关节”处,机器人的关节驱动离不开伺服系统,关节越多,机器人的柔性和精准度越高,所要使用的伺服电机的数量就越多。机器人需求在全球范围内不断扩大,而中国现在是全球增速最快的机器人市场。2013年至2016年,中国连续三年成为全球第一大工业机器人消费市场。IDC预测到2020年,中国机器人市场规模将达到594亿美元,中国市场将占全球机器人市场总量的30%以上,市场空间巨大。机器人的高速增长将带动伺服电机的巨大需求。2015年,我国机器人用伺服系统市场规模约为10.6亿元,到2020年市场规模将达47亿元左右,未来五年复合增长率约为35%。机器人伺服电机面临挑战伺服电机在自动化控制系统在往往与终端执行机构相连,因此也被成为执行电机。伺服电机在伺服系统中作为执行元件,其作用是将伺服控制器的脉冲信号转化为电机转动的角位移和角速度。伺服电机分为直流和交流伺服电动机两大类,与普通电机相比其主要特点是,其通常搭配反馈装置一起使用,实现精准控制。伺服电机分类:为了提高工业生产的灵活性,机器人正变得越来越轻,同时为了保证机器人的动态和精度,高功率密度伺服电机至关重要;在精加工作业领域,机器人甚至需要人手所具备的柔顺性,要求电机能以“罐头”大小实现高性能,提高生产质量和效率并保证操作员安全;在医用机器人领域,为了让机器人帮助患者早日恢复健康,对电机稳定性和可靠性提出了至高要求。机器人对伺服电机的高要求主要有以下方面:1.要求伺服电机具有快速响应性。电机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短,电伺服系统的灵敏性愈高,快速响应性能愈好,一般是以伺服电机的机电时间常数的大小来说明伺服电机快速响应的性能。2.伺服电机的起动转矩惯量比要大。在驱动负载的情况下,要求机器人的伺服电机的起动转矩大,转动惯量小。3.伺服电机要具有控制特性的连续性和直线性,随着控制信号的变化,电机的转速能连续变化,有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。
        目前为止,高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机,控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展,永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展,各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不时完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向,使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。为了提高效率,伺服电机一般均采用有色金属做蜗轮,蜗杆则采用较硬的钢材。由于是滑动摩擦传动,运行中会产生较多的热量,使伺服电机各零件和密封之间热膨胀发生差别,从而在各配合面形成间隙,润滑油液由于温度的升高变稀,易造成泄漏。装置时,严禁用铁锤等击打,防止轴向力或径向力过大损坏轴承或齿轮。其目的保证连接的紧密性及运转的灵活性,并且防止不用要的磨损。一定要将装置螺栓旋紧之后再旋紧紧力螺栓。伺服电机控制器装置前,伺服电机厂家伺服电机厂家将电机输入轴、定位凸台及减速机连接部位的防锈油用汽油或锌钠水擦拭净。  伺服电机的应用领域就太多了,只要是要有动力源的,而且对精度有要求的,一般都可能涉及到伺服电机。由于直流伺服电机存在机械结构复杂,维修工作量大包括电刷、换向器等则成为直流伺服驱动技术发展的瓶颈。  随着现代电力电子技术、微电子技术及计算机技术等支撑技术的快速发展,以伺服电机作为执行机构的交流伺服驱动系统的发展得以极大的迈进。然而伺服控制技术是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一,国外交流伺服技术封锁的主要局部。
        表面永磁体结构的转子直径较小,转动惯量低,等效气隙大、定位转矩小、绕组电感低,有利于伺服电机动态性能的改善;同时这种转子结构电机的电枢反应小、转矩一电流特性的线性度高,控制简单、精度高。因此,一般永磁交流伺服电机多采用这种转子结构。根据上述分析可知,内嵌永磁体转子永磁同步电机具有如下优点:1)转子表面为硅钢片,因此,表面损耗小。2)等效气隙小,但气隙磁密高,适于弱磁控制。3)永磁体形状及配置的自由度高,转子的转动惯量小。4)可利用转子的凸极效应实现无位置传感器起动与运行。5)可有效地利用磁阻转矩,提高电机的转矩密度和效率。6)永磁体位于转子内部,转子的结构简单、机械强度高、制造成本低。因此,内嵌永磁体转子永磁同步伺服电机适用于要求高转速、大转矩、高功率、高效率、需要弱磁控制以及宽广的恒功率调速范围等领域。
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