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乾途娛樂注冊-怎么注冊《控制電機》論文直流伺服電機的原理及應用學生姓名22**課教師：22**學號：22業(yè)：電氣工程及其自動化2014直流伺服電機的原理及應用---22222222引言在上個世紀，工人師傅們花去了大量的時間和精力來手動來完成很多事情，比如線瓶灌裝、系統(tǒng)溫度控制等。即使在早期工業(yè)時期，因為電機的不穩(wěn)定性，好多工作還是人工完成。自從出現(xiàn)了伺服系統(tǒng)，才改變了這種現(xiàn)狀。伺服電機的出現(xiàn)，明顯的提高了產(chǎn)量，同時降低了生產(chǎn)成本。伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨其國內(nèi)外發(fā)展狀況等方面做簡要描述。在編寫過程中，本人主要依照這幾年來所學電機方面的知識，考了大量與本設計有關的資料文獻由于各種類型的伺服電動機原理大致相同或相似，本人主要以應用較為廣泛的直流伺服電動機作為研究對象主要研究直流伺服電機的結(jié)構(gòu)、工作原理、主要特性以及應用。盡管已經(jīng)作了很大的努力，但由于水平實在有限，經(jīng)驗不足，難免存在一些錯誤和不妥之處，望老師批評指正。一、伺服電機的工作原理伺服電機因其啟動轉(zhuǎn)矩大、運行范圍廣、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象、快速響應等特性被廣泛用于數(shù)字控制機床中。外觀如圖1-1、1-2。圖1-1伺服電機外觀圖1-2伺服電機外觀伺服電機（servomotor）是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標（或給定值）的任意變化的自動控制系統(tǒng)。伺服主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到個脈沖,就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應的角度，從而實現(xiàn)位移，因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)精確的定位，可以達到0.001mm直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動轉(zhuǎn)矩大，速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護不方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。伺服電機，可使控制速度，位置精度非常準確。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出?？刂齐娐穲D如圖1-3。伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。下面將對直流伺服電機著重介紹。直流伺服電機，指使用直流電源得伺服電動機，實質(zhì)上就是一臺他勵式直流電動機。它包括定子、轉(zhuǎn)子鐵芯、電機轉(zhuǎn)軸、伺服電機繞組換向器、伺服電機繞組、測速電機繞組、測速電機換向器，所述的轉(zhuǎn)子鐵芯由矽鋼沖片疊壓固定在電機轉(zhuǎn)軸上構(gòu)成。直流電機分為傳統(tǒng)型和低慣量型兩大類。圖1-4直流電機工作原理圖1-5直流電機工作原理直流伺服電機是梯形波，而交流伺服要好一些，因為是正弦波控制，轉(zhuǎn)矩脈動小。但直流伺服比較簡單、便宜。此外，直流電機一般用在功率稍大的場合，其輸出功率一般為1—600w，但有時也可以用在數(shù)千瓦的系統(tǒng)。近幾年，隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，伺服電機也有了很大的發(fā)展，出現(xiàn)各種新型結(jié)構(gòu)的伺服電機，比如：圖1-6盤型電樞伺服電機結(jié)構(gòu)示意圖圖1-7電磁式直流伺服電機的定子沖片二、伺服電機的主要特性直流伺服電機調(diào)速性能好。所謂“調(diào)速性能”，是指電動機在一定負載的條件下，根據(jù)需要，人為地改變電動機的轉(zhuǎn)速。直流電動機可以在重負載條件下，實現(xiàn)均勻、平滑的無級調(diào)速，而且調(diào)速范圍較寬。起動力矩大。可以均勻而經(jīng)濟地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。因此，凡是在重負載下起動或要求均勻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機械，例如大型可逆軋鋼機、卷揚機、電力機車、電車等，都用直流電動機拖2.1直流伺服電機的控制方式他勵式直流電動機，當勵磁電壓恒定，又負載轉(zhuǎn)矩一定時，升高電樞電壓Ua,電機的轉(zhuǎn)速隨之增高；反之，電機的轉(zhuǎn)速就降低；若電樞電壓為0，則電機停轉(zhuǎn)。當電樞電壓的極性改變后，電機的旋轉(zhuǎn)方向隨之改變。因此，把電樞電壓作為控制信號就可以實現(xiàn)對電動機的轉(zhuǎn)速控制，這種控制方式成為電樞控制。2.2運行特性直流伺服電機電樞控制工作原理圖如圖2-1所示：圖2-1直流伺服電機電樞控制工作原理圖為了分析簡便，先做如下假設：電機的磁路為不飽和，其電刷又位于集合中性線。這樣，直流電動機點數(shù)回路的電壓平衡方程式應為恒定時，則有(1-2)電動機的電磁轉(zhuǎn)矩為(1-3)聯(lián)立以上三式得機械特性，在輸入的電樞電壓Ua保持不變時，電機的轉(zhuǎn)速n隨電磁轉(zhuǎn)矩M變化而變化的規(guī)律，稱直流電機的機械特性。直流電機的機械特性曲線值大表示電磁轉(zhuǎn)矩的變化引起電機轉(zhuǎn)速的變化大，這種情況稱直流電機的機械特性軟；反之，斜率值小，電機的機械特性硬。在直流伺服系統(tǒng)中，總是希望電機的機械特性硬一些，這樣，當帶動的負載變化時，引起的電機轉(zhuǎn)速變化小，有利于提高直流電機的速度穩(wěn)定性和工件的加工精度。功耗增大。圖2-2機械特性曲線調(diào)節(jié)特性，直流電機在一定的電磁轉(zhuǎn)矩穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速n隨電樞的控制電壓Ua變化而變化的規(guī)律，被稱為直流電機的調(diào)節(jié)特性。直流電機的調(diào)節(jié)特性曲線斜率K反映了電機轉(zhuǎn)速n隨控制電壓Ua的變化而變化快慢的關系，其值大小與負載大小無關，僅取決于電機本身的結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)。動態(tài)特性，從原來的穩(wěn)定狀態(tài)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，存在一個過渡過程，這就是直流電機的動態(tài)特性決定時間常數(shù)的主要因素有：慣性J的影響、電樞回路電阻Ra的影響、機械特性硬度的影響。三、直流伺服電機的應用如圖3-1所示，在本應用系統(tǒng)中，多個灌裝頭線調(diào)節(jié)特性曲線斷線。每個灌裝頭必須匹配了一個瓶子，瓶子軌道，而它正朝著。產(chǎn)品是作為配移動的噴嘴與瓶。在本應用10個噴嘴安裝在一輛馬車是驅(qū)動滾珠絲杠機制。在滾珠絲杠機制也稱為絲杠。當電動機轉(zhuǎn)動軸滾珠絲杠，馬車將沿著橫向的長度滾珠絲杠軸。因為伺服電機快速響應這一特性，因此這一運動將是順利的，使每一個噴嘴可避免pense產(chǎn)品的瓶子沒有油污。伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用了定位驅(qū)動器控制器的軟件，能夠準確的確定位置和速度信息，因而位置和速度被跟蹤的輸送線移動瓶。主編碼器跟蹤瓶因為他們沿著輸送線。一種螺旋式進料系統(tǒng)也使用之前的地步瓶進入加油站。螺旋導致具體數(shù)額的空間之間的規(guī)定，每瓶在進入加油站。該瓶可裝緊緊他們的做法螺旋，但他們 通過螺旋其空間是完全相同，使脖子的瓶子將符 合生育間隔的灌 裝噴嘴。探測器還結(jié)合配藥制度，以確保沒有任何產(chǎn)品是 免除從 噴管一瓶，如果丟失或出現(xiàn)大空格之間瓶。 伺服驅(qū)動系統(tǒng)比較的立場瓶從主編碼器的反饋信號， 珠絲杠機制，使噴嘴將匹配的速度瓶到底。 表明的立 場，填補運輸安裝的滾珠絲桿。伺服驅(qū)動器放大器將增加或減少 的速度滾 四、個人總結(jié) 通過學習這門課程，我學到了很多的東西，同時，我也發(fā)現(xiàn)了自己有 很多不足的地方，之前看似簡單、看似毫無知識點的地 方，其實隱藏了很 多的奧秘。除了書上的東西沒有學透之外，我 們還要多多關注科技發(fā)展， 由于課本的不及時性，有好多東西都 是我們接觸不到的。所以我們還是要 加強學習，不但要學習書上 知識，還要盡可能的學一些科技前沿的知識， 如果有可能的話， 還可以關注一下國際科技上的比較新的成果。以前不知 道，看過 才知道自己是多么鄙陋。 隨著數(shù)控技術(shù)的迅速發(fā)展，伺服系統(tǒng)的作用與要求越顯突出, 伺服電 動機的應用也越來越為廣泛。因為工業(yè)發(fā)展迅速，直流伺 服電機已經(jīng)不能 滿足我們的需求，針對直流電動機的缺陷，如果 將其里外作相應的調(diào)整處 理，即把電驅(qū)繞組裝在定子、轉(zhuǎn)子為永 磁部分，由轉(zhuǎn)子軸上的編碼器測出 磁極位置，就構(gòu)成了永磁無刷 電動機，同時隨著矢量控制方法的實用化， 使交流伺服系統(tǒng)具有 良好的伺服特性，其寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快速 動態(tài)響應及 四象限運行等良好的技術(shù)性能，使其動、靜態(tài)特性已完全可與 直流伺服系統(tǒng)相媲美。同時可實現(xiàn)弱磁高速控制，拓寬了系統(tǒng)的調(diào)速范圍， 適應了高性能伺服驅(qū)動的要求。交流伺服系統(tǒng)由于控制 原理的先進性，成 本低、免維護，并且控制特性正在全面超越直 流伺服系統(tǒng)，其勢必將在絕 大多數(shù)應用領域代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流伺服 電機。 通過這篇論文，我已經(jīng)能夠大概的理清了伺服電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、用途、 分類、工作原理以及應用范圍等等。以后我會加強學 習，爭取能夠?qū)W的更 精更強。 參考文獻： .基于單片機的步進電機控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].杭州：浙江 工業(yè)大 ,趙一丁,張家生 .自動控制系統(tǒng) [M].北京：北京郵電大學出版社 2006. .數(shù)字電子技術(shù)基礎[M].北京：高等教育出版社， 1998. .模擬電子技術(shù)基礎[M].北京：高等教育出版社， 2006.5. 劉偉.PWM技術(shù)在電機驅(qū)動控制中的應用 [D].合肥：合肥工業(yè)大學，2009 ,寧守信.步進電動機應用技術(shù) [M].北京：機械工業(yè)出版社 .1998. .電機與拖動基礎[M].北京：中國電力出版社， 2005 張家生.電機原理與拖動基礎 [M].北京：北京郵電大學出版社 2006 ,張美金.單片機原理與接口技術(shù) [M].北京：北京郵電大
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