伺服电机工作原理|伺服电机|常州凌普

伺服系统中的双闭环控制系统是有什么组成的？

伺服系统中的控制系统的仪器或设备，必然对其直流伺服电动机控制系统都有相应的静、动态性能要求。在一些高、精、尖领域（如航空航天等），其对直流伺服电动机控制系统的性能要求可以说是相当苛刻的。由于直流伺服电动机控制系统转速静差率的存在，伺服电机ASMT04L250A，采用开环控制技术不能消除静差率，不能满足控制系统稳、准、快的三个基本要求，故在实际工程应用中的直流伺服电动机控制系统都是采用闭环控制技术实现的。  

直流伺服电动机转速负反馈单闭环控制系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差，伺服电机工作原理，但又不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩，因而常在对动态性能要求不高的场合采用。如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环控制系统就难以满足需要。

负载惯量的计算。

由电机驱动的所有运动部件，无论旋转运动的部件，还是直线运动的部件，都成为电机的负载惯量。电机轴上的负载总惯量可以通过计算各个被驱动的部件的惯量，并按一定的规律将其相加得到。　　

1)圆柱体惯量 如滚珠丝杠，齿轮等围绕其中心轴旋转时的惯量可按下面公式计算:　　 J=(πγ/32)*D4L(kg cm2)　　 如机构为钢材，则可按下面公式计算:　　 J=(0.78*10-6)*D4L(kg cm2)　　 式中: γ材料的密度(kg/cm2)　　 D圆柱体的直经(cm)　　 L圆柱体的长度(cm)　　

2)轴向移动物体的惯量工件，工作台等轴向移动物体的惯量，可由下面公式得出:　　 J=W*(L/2π)2 (kg cm2)　　 式中: W直线移动物体的重量(kg)　　 L电机每转在直线方向移动的距离(cm)　　

3)圆柱体围绕中心运动时的惯量如图所示:　　圆柱体围绕中心运动时的惯量　　属于这种情况的例子:如大直经的齿轮，为了减少惯量，往往在圆盘上挖出分布均匀的孔这时的惯量可以这样计算:　　 J=Jo+W*R2(kg cm2)　　 式中:Jo为圆柱体围绕其中心线旋转时的惯量(kgcm2)　　 W圆柱体的重量(kg)　　 R旋转半径(cm)　　

4)相对电机轴机械变速的惯量计算将上图所示的负载惯量Jo折算到电机轴上的计算方法如下:　　 J=(N1/N2)2Jo　　 式中:N1 N2为齿轮的齿数　　

3.电机加速或减速时的转矩 　　

电机加速或减速时的转矩　　

1)按线性加减速时加速转矩计算如下:　　 Ta=(2πVm/60*104) *1/ta(Jm+JL)(1-e-ks。ta)　　 Vr=Vm{1-1/ta.ks(1-e-ksta)　　 Ta加速转矩(N.M)　　 Vm快速移动时的电机转速(r/min)　　 Ta加速时间(sec)　　 Jm电机惯量(N.m.s2)　　 JL负载惯量(N.m.s2) 　　 Vr加速转矩开始减少的点　　 Ks伺服系统位置环增益(sec-1)

电机按指数曲线加速时的加速转矩曲线　　此时，速度为零的转矩To可由下面公式给出:　　 To==(2πVm/60*104) *1/te(Jm+JL) 　　 Te指数曲线加减速时间常数　　

2)当输入阶段性速度指令时。　　 这时的加速转矩Ta相当于To，可由下面公式求得(ts=ks)，　　 Ta==(2πVm/60*104)*1/ts(Jm+JL)。　　

3.工作机械频繁启动，制动时所需转矩。

当工作机械作频繁启动，制动时，必须检查电机是否过热，为此需计算在一个周期内电机转矩的均方根值，并且应使此均方根值小于电机的连续转矩。

电机的均方根值:　　

Trms=√[(Ta+Tf)2t1+Tf2t2+(Ta-Tf)2t1+To2t3]/T周　　

式中: Ta加速转矩(N.M)　　 Tf摩擦转矩(N.M)　　 To在停止期间的转矩(N。M)　　t1t2t3t周 所知的时间。　　 t1t2t3t周 所知的时间示意图　　

4.负载周期性变化的转矩计算

也需要计算出一个周期中的转矩均方根值Trms。且该值小于额定转矩。这样电机才不会过热，ASMT07L250AK，正常工作。

负载惯量与电机的响应和快速移动ACC/DEC时间息息相关。带大惯量负载时，伺服电机，当速度指令变化时，电机需较长的时间才能到达这一速度，当二轴同步插补进行圆弧高速切削时大惯量的负载产生的误差会比小惯量的大一些。　　

通常，当负载惯量小于电机惯量时上述提及的问题一般不会发生。如果高于5倍马达转子惯量，一般伺服会出现不良反应，像高速激光切割机床，在设计时就要考虑负载惯量低于电机转子惯量。