伺服系统_伺服系统的运行特点

伺服系统又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。

伺服系统使物体的位置、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、速度和位置控制非常灵活方便。

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），其结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。

伺服系统最初用于国防军工, 如火炮的控制, 船舰、飞机的自动驾驶,导弹发射等,后来逐渐推广到国民经济的许多部门,如自动机床、无线跟踪控制等。 

伺服系统的运行特点：

1、精确的检测装置 

由伺服电机、驱动器、油泵形成闭环系统，以组成速度、位置闭环控制。

2、伺服系统有多种反馈比较原理与方法

系统根据检测装置实现信息反馈的原理不同，伺服系统反馈比较的方法也不相同。目前常用的有相位比较、幅值比较、脉冲比较三种。

3、系统采用性能优越的新型电机—伺服电机

可用于高效和复杂型加工的数控机床，系统将经常处于频繁的启动、制动过程中，这样就要求伺服电机的转动惯量、输出力矩的比值大；

需要产生足够大的加速和制动力矩，要求伺服电机在低速时有足够大的输出力矩同时运转平稳，以便在机械运动部分连接中尽量减少中间环节。

伺服电机采用的是永磁技术，电机能够迅速做出相应的反应，实现每一度都用到位，从而达到不浪费，提高电量的有效利用率。

4、伺服系统是宽调速范围的速度调节系统

即速度伺服系统：从系统的控制结构看，数控机床的位置闭环系统可看作是位置调节为外环、速度调节为内环的双闭环自动控制系统；

其内部的实际工作过程是把位置控制输入转换成相应的速度给定信号后，再通过调速系统驱动伺服电机，实现实际位移。

数控机床的主运动要求调速性能也比较高，因此要求伺服系统为高性能的宽调速系统。

主要分类：

从系统组成元件的性质来看,有电气伺服系统、液压伺服系统和电气-液压伺服系统及电气-电气伺服系统等;

从系统输出量的物理性质来看,有速度或加速度伺服系统和位置伺服系统等;

从系统中所包含的元件特性和信号作用特点来看,有模拟式伺服系统和数字式伺服系统;

从系统的结构特点来看,有单回伺服系统、多回伺服系统和开环伺服系统、闭环伺服系统。

伺服系统按其驱动元件划分,有步进式伺服系统、直流电动机（简称直流电机）伺服系统、交流电动机（简称交流电机）伺服系统。

按控制方式划分,有开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统等,实际上数控系统也分成开环、闭环和半闭环3种类型,就是与伺服系统这3种方式相关。

1、开环系统

开环系统主要由驱动电路,执行元件和机床3大部分组成。

常用的执行元件是步进电机,通常称以步进电机作为执行元件的开环系统为步进式伺服系统,在这种系统中,如果是大功率驱动时,用步进电机作为执行元件。

驱动电路的主要任务是将指令脉冲转化为驱动执行元件所需的信号。

2、闭环系统

闭环系统主要由执行元件、检测单元、比较环节、驱动电路和机床5部分组成。

在闭环系统中,检测元件将机床移动部件的实际位置检测出来并转换成电信号反馈给比较环节。常见的检测元件有旋转变压器、感应同步器、光栅、磁栅和编码盘等。

通常把安装在丝杠上的检测元件组成的伺服系统称为半闭环系统;把安装在工作台上的检测元件组成的伺服系统称为闭环系统。

由于丝杠和工作台之间传动误差的存在,半闭环伺服系统的精度要比闭环伺服系统的精度低一些。

比较环节的作用是将指令信号和反馈信号进行比较,两者的差值作为伺服系统的跟随误差,经驱动电路,控制执行元件带动工作台继续移动,直到跟随误差为零。

根据进入比较环节信号的形式以及反馈检测方式,闭环（半闭环）系统可分为脉冲比较伺服系统、相位比较伺服系统和幅值比较伺服系统3种。

由于比较环节输出的信号比较微弱,不足以驱动执行元件,故需对其进行放大,驱动电路正是为此而设置的。

执行元件的作用是根据控制信号,即来自比较环节的跟随误差信号,将表示位移量的电信号转化为机械位移。

常用的执行元件有直流宽调速电动机、交流电动机等。执行元件是伺服系统中必不可少的一部分,驱动电路是随执行元件的不同而不同的。

以上就是关于伺服系统的介绍，更多资讯请关注本站WAM机械网！