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运动控制系统专题设计题目：交直流伺服系统设计专业班级：电气03班学号：1104150334姓名：张丽斯指导教师：文小玲成绩：2014年6月16日至6月30日1摘要随着时代的进步，科学技术的发展，电动机也在发展，性能优越，价格便宜，控制方便的电机更能符合市场的需要和技术的要求。随着近代控制技术的发展，伺服电动机及其伺服控制系统广泛应用于各个领域。无论是数控（NC）机床、工业机器人以及工厂自动化（FA）、办公自动化（OA）、家庭自动化（HA）等领域，都离不开伺服电动机及其伺服控制系统。进入80年代，由于微电机技术、电力电子技术以及自动控制技术的发展，伺服电动机及其伺服控制技术得到了进一步发展和完善，正向着机电一体化、轻（量）、小（型）、高（高效、高可靠、高性能）、精（高精度、多功能、智能化）等方向发展，各种新型伺服电动机不断问世。关键词：伺服系统；机电一体化；自动化；伺服控制技术；自动控制2AbstractWiththedevelopmentprogress,scienceandtechnology,theelectricmotorisalsodeveloping,superiorperformance,cheap,easytocontrolthemotorneedstobettermeettherequirementsofthemarketandtechnology.Withthedevelopmentofmoderncontroltechnology,servomotorandservocontrolsystemiswidelyusedinvariousfields.WhetherNC(NC)machinetools,industrialrobotsandfactoryautomation(FA),officeautomation(OA),homeautomation(HA)andotherfields,areinseparablefromtheservomotorandservocontrolsystem.Inthe1980s,duetothedevelopmentofmicro-motortechnology,powerelectronicsandautomaticcontroltechnology,servomotorandservocontroltechnologyhasbeenfurtherdevelopedandimproved,istowardmechatronics,light(volume),small(type),high(highefficiency,highreliability,highperformance),precision(precision,versatility,intelligence)andotherdirection,avarietyofnewservomotorscontinuetocomeout.Keywords：ServoSystem;Mechatronics;Automation;ServoControlTechnology;AutomaticControl目录摘要..........................................................................................................................................................错误!未定义书签。Abstract......................................................................................................................................................错误!未定义书签。1绪论..........................................................................................................................................................错误!未定义书签。1.1伺服电机的简介...............................................................................................................................31.2伺服电机的发展阶段......................................................................................................................错误!未定义书签。1.3伺服系统的发展趋势......................................................................................................................42伺服电机的选型...............................................................................................................................52.1机电领域中伺服电机的选择原则.................................................................................................52.2一般伺服电机选择考虑的问题....................................................................................................错误!未定义书签。2.3根据负载转矩选择伺服电机.........................................................................................................72.4根据负载惯量选择伺服电机.........................................................................................................83伺服系统的概述..............................................................................................................................94伺服控制系统的结构组成.......................................................................................................105伺服控制系统的分类和原理...................................................................................................106总结......................................................................................................................................................12参考文献...................................................................................................................................................1331绪论1.1伺服电机的简介伺服电机（servomotor）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置（如图1-1）。图1-1伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降1.2伺服电机的发展阶段伺服系统的发展与伺服电动机的不同发展阶段相联系，由直流电机构成的伺服系统是直流伺服系统，由交流电机构成伺服系统是交流伺服系统。伺服电动机至今经历了三个主要发展阶段：A.第一个发展阶段(20世纪∞年代以前)：步进电动机开环伺服系统，伺服系统的驱动电机为步进电动机或功率步进电动机。位置控制为开环系统。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，两相混合式步迸电机步距角一般为3．60、1．80。五相混合式步进电机步距角一般为0．720、0．36。步进电机存在一些缺点：在低速时易出现低频振动现象；一般不具有过载能力；步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转现象，停止时转速过高易出现过冲现象。B.第二个发展阶段(20世纪60—70年代)：直流伺服电动机闭环伺服系统由于直流电4动机具有优良的调速性能．很多高性能驱动装置采用了直流电动机。伺服系统的位置控制也由开环系统发展成为闭环系统。在数控机床的应用领域。永磁式直流电动机占统治地位，其控制电路简单，无励磁损耗，低速性能好。C.第三个发展阶段(80年代至今)：无刷直流伺服电动机、交流伺服电动机伺服系统由于伺服电机结构及其材料、控制技术的突破性进展，出现了无刷直流伺服电动机，交流伺服电动机等种种新型电动机。交流伺服电机包括永磁同步电机和感应式异步电机．由永磁同步电机构成的交流伺服系统在技术上已趋于完全成熟，具备了十分优良的低速性能。并可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高性能伺服驱动的要求。又因为微电子技术的快速发展。交流伺服系统的控制方式也迅速向微机控制方向发展。并由硬件伺服转向软件伺服或智能化的软件伺服。利用PWM技术能够方便地控制输出电压的幅值、相位、频率，PWM技术已成为现代交流伺服的基础性技术。121交流伺服驱动系统为闭环控制，内部构成位置环和速度环，控制性能可靠。交流伺服电机具有控制精度较高、运行性能好、较强的过载能力等特点。交流伺服系统具有共振抑制功能，并且系统内部具有频率解析机能。可检测出机械的共振点，便于系统调整。交流伺服驱动系统存在的主要问题是交流伺服驱动系统的低速稳定性问题。它是制约速度控制特性的主要问题。而提高速度的动态响应，降低转速波动，改善速度的控制特性是伺服驱动控制的主要目标。1.3伺服系统的发展趋势（1）交流化目前国际市场上，几乎所有的新产品都是交流伺服系统，其中Kollmorgen公司的”金系列”代表了当代永磁交流伺服技术的最新水平，在国内生产交流伺服电机厂家也越来越多。（2）智能化智能化是当前一切工业控制设备的流行趋势，最新数字化的伺服控制单元通常都设计为智能型产品，它们的智能化特点表现在以下几个方面：首先他们都具有参数记忆功能。系统的所有运行参数都可以通过人机对话的方式用软件来设置，保存在伺服单元内部，通过通信接口。这些参数可以在运行途中由上位计算