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2024.09.09

伺服系統(tǒng)由哪幾個(gè)部分組成?

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  構(gòu)成伺服機(jī)構(gòu)的元件叫伺服元件。由驅(qū)動(dòng)放大器(伺服放大器),驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī))和檢測(cè)器組成。在系統(tǒng)內(nèi)包括了大量的電力電子器件,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,集成度高。位置、速度和電流環(huán)均由調(diào)節(jié)控制模塊、檢測(cè)和反饋部分組成;電力電子驅(qū)動(dòng)裝置由驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路和功率放大器組成。嚴(yán)格來說,位置控制包括位置、速度和電流控制;速度控制包括速度和電流控制。伺服系統(tǒng)一般由以下部分組成:

  一、控制器

  控制器是伺服系統(tǒng)的核心部分,它的主要功能包括:

  接收信號(hào):接收來自外部的指令信號(hào),這些信號(hào)包含了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的期望,例如位置、速度、加速度等信息。

  信號(hào)處理:對(duì)接收的指令信號(hào)進(jìn)行處理,將其轉(zhuǎn)化為伺服系統(tǒng)能夠理解和執(zhí)行的控制信號(hào)。這可能涉及到復(fù)雜的算法運(yùn)算,如PID(比例-積分-微分)控制算法等,以確保系統(tǒng)的響應(yīng)速度、精度和穩(wěn)定性。

  生成控制指令:根據(jù)處理后的信號(hào),生成相應(yīng)的控制指令發(fā)送給驅(qū)動(dòng)裝置,指揮驅(qū)動(dòng)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成指定的動(dòng)作。

  二、驅(qū)動(dòng)裝置

  驅(qū)動(dòng)裝置起到了功率放大和能量轉(zhuǎn)換的作用,其主要構(gòu)成與作用如下:

  功率放大器:將控制器輸出的微弱控制信號(hào)進(jìn)行功率放大,使其能夠驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。例如,在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的伺服系統(tǒng)中,功率放大器可以將控制信號(hào)放大為足夠大的電流和電壓信號(hào),以驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

  驅(qū)動(dòng)電路:根據(jù)不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu),驅(qū)動(dòng)電路的類型也有所不同。對(duì)于電機(jī)類執(zhí)行機(jī)構(gòu),驅(qū)動(dòng)電路負(fù)責(zé)控制電機(jī)的相電流、相電壓等參數(shù),實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等功能。

伺服電機(jī)圖片

  三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)

  執(zhí)行機(jī)構(gòu)是伺服系統(tǒng)中直接對(duì)外做功的部分,它的主要類型與特點(diǎn)如下:

  電機(jī):電機(jī)是最常見的執(zhí)行機(jī)構(gòu)之一,如直流電機(jī)、交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等。不同類型的電機(jī)具有不同的性能特點(diǎn),適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。例如,直流電機(jī)控制簡(jiǎn)單,但維護(hù)成本較高;交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠,但控制相對(duì)復(fù)雜;伺服電機(jī)具有高精度、高響應(yīng)速度等優(yōu)點(diǎn),但價(jià)格相對(duì)較貴。

  液壓馬達(dá):在一些大功率、高負(fù)載的場(chǎng)合,液壓馬達(dá)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)被廣泛應(yīng)用。它利用液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,輸出較大的扭矩和功率,能夠承受較大的負(fù)載沖擊。

  氣缸:在一些需要直線運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合,氣缸可以作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它通過壓縮空氣推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、無污染等優(yōu)點(diǎn)。

  四、檢測(cè)裝置

  檢測(cè)裝置用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)伺服系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),并將檢測(cè)到的信息反饋給控制器,以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。主要的檢測(cè)裝置包括:

  位置傳感器:用于檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置信息,常見的位置傳感器有編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、光柵尺等。編碼器可以精確地測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)角或直線位移,分辨率高,廣泛應(yīng)用于高精度的伺服系統(tǒng)中;旋轉(zhuǎn)變壓器具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),適用于惡劣環(huán)境下的位置檢測(cè);光柵尺則主要用于直線位移的高精度測(cè)量。

  速度傳感器:速度傳感器用于測(cè)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度,例如測(cè)速發(fā)電機(jī)、霍爾傳感器等。測(cè)速發(fā)電機(jī)通過測(cè)量電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來計(jì)算速度,輸出信號(hào)穩(wěn)定;霍爾傳感器則利用霍爾效應(yīng)檢測(cè)磁場(chǎng)變化,從而測(cè)量速度,具有響應(yīng)速度快、體積小等優(yōu)點(diǎn)。

  電流傳感器:電流傳感器用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)裝置輸出的電流,它可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)的工作電流,防止電機(jī)過載。常見的電流傳感器有霍爾電流傳感器、互感器等?;魻栯娏鱾鞲衅骶雀?、響應(yīng)速度快,能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式測(cè)量;互感器則具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。


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