伺服系统视频教程

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  • 教程主讲:程子华 
  • 所属分类:电子信息
  • 更新日期:2017-05-22
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伺服系统视频教程的相关介绍

    伺服系统(servomechanism)是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理,使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制的非常灵活方便。

    伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。又称随动系统。在很多情况下,伺服系统专指被控制量(系统的输出量)是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统, 其作用是使输出的机械位移(或转角)准确地跟踪输入的位移(或转角)。伺服系统的结构组成 和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。

    伺服系统最初用于船舶的自动驾驶、火炮控制和指挥仪中,后来逐渐推广到很多领域,特别是自动车床、天线位置控制、导弹和飞船的制导等。采用伺服系统主要是为了达到下面几个目的:

    以小功率指令信号去控制大功率负载。火炮控制和船舵控制就是典型的例子。②在没有机械连接的情况下,由输入轴控制位于远处的输出轴,实现远距同步传动。③使输出机械位移精确地跟踪电信号,如记录和指示仪表等。

    伺服源自英文单词“Servo”,顾名思义,就是指系统跟随外部指令进行人们所期望的运动,而其中的运动要素包括位置、速度和力矩等物理量。回顾伺服系统的发展历程,从最早的液压、气动到如今的电气化,由伺服电机、反馈装置与控制器组成的伺服系统已经走过了近50个年头。

    如今,随着技术的不断成熟,交流伺服电机技术凭借其优异的性价比,逐渐取代直流电机成为伺服系统的主导执行电机。交流伺服系统技术的成熟也使得市场呈现出快速的多元化发展,并成为工业自动化的支撑性技术之一。

    伺服系统的发展趋势:即高精度、高速度、大功率。他解释说,伺服系统的发展要充分利用电子和计算机技术,采用数字式伺服系统,利用微机实现调节控制,增强软件控制功能,排除模拟电路的非线性误差和调整误差以及温度漂移等因素的影响,这可大大提高伺服系统的性能,并为实现最优控制、自适应控制创造条件。同时,要开发高精度、快速检测元件与高性能的伺服电机(执行元件)。

    衡量伺服系统性能的主要指标有频带宽度和精度。频带宽度简称带宽,由系统频率响应特性来规定,反映伺服系统的跟踪的快速性。带宽越大,快速性越好。伺服系统的带宽主要受控制对象和执行机构的惯性的限制。惯性越大,带宽越窄。一般伺服系统的带宽小于15赫,大型设备伺服系统的带宽则在1~2赫以下。自20世纪70年代以来,由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机,使伺服系统实现了直接驱动,革除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素,使带宽达到50赫,并成功应用在远程导弹、人造卫星、精密指挥仪等场所。伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。因此,在伺服系统中必须采用高精度的测量元件,如精密电位器、自整角机、旋转变压器、光电编码器、光栅、磁栅和球栅等。此外,也可采取附加措施来提高系统的精度,例如将测量元件(如自整角机)的测量轴通过减速器与转轴相连,使转轴的转角得到放大,来提高相对测量精度。采用这种方案的伺服系统称为精测粗测系统或双通道系统。通过减速器与转轴啮合的测角线路称精读数通道,直接取自转轴的测角线路称粗读数通道。

    伺服系统按所用驱动元件的类型可分为机电伺服系统、液压伺服系统和气动伺服系统。

    最基本的伺服系统包括伺服执行元件(电机、液压缸等)、反馈元件和伺服驱动器,但是要让这个系统运转起来还需要一个上位机构,PLC,专门的运动控制卡,工控机+PCI卡,以便于给伺服驱动器发送指令。