伺服就是一个提供闭环反馈信号来控制位置跟转速伺服在半导体设.docx

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伺服就是一个提供闭环反馈信号来控制位置跟转速伺服在半导体设

伺服就是一个提供闭环反馈信号来控制位置和转速.

伺服在半导体设备中的应用极其广泛,例如在涂胶机,光刻机等设备上均有,下面就关于伺服电机的相关问题作出了整理,希望在今后的工作中能带来帮助.

1.伺服电机为什么不会丢步？

伺服电机驱动器接收电机编码器的反馈信号，并和指令脉冲进行比较，从而构成了一个位置的半闭环控制。

所以伺服电机不会出现丢步现象，每一个指令脉冲都可以得到可靠响应。

2.对伺服电机进行机械安装时，应特别注意什么？

由于每台伺服电机后端部都安装有旋转编码器，它是一个十分易碎的精密光学器件，过大的冲击力肯定会使其损坏。

3.如何调节伺服电机，调节伺服电机有几种方式？

答：

使用TwinLine软件对电机的PID参数、电机参数、电子齿轮比等进行调节。

4.我们想用伺服电机替换产品中的步进电机，应注意哪些问题？

A.为了保证控制系统改变不大，应选用数字式伺服系统，仍可采用原来的脉冲控制方式；

B.由于伺服电机都有一定过载能力，所以在选择伺服电机时，经验上可以按照所使用的步进电机输出扭矩的1/3来参考确定伺服电机的额定扭矩；

C.伺服电机的额定转速比步进电机的转速要高的多，为了充分发挥伺服电机的性能，最好增加减速装置，让伺服电机工作在接近额定转速下，这样也可以选择功率更小的电机，以降低成本。

5.用脉冲方式控制伺服电机的优点?

一可靠性高，不易发生飞车事故。

用模拟电压方式控制伺服电机时，如果出现接线接错或使用中元件损坏等问题时，有可能使控制电压升至正的最大值。

这种情况是很危险的。

如果用脉冲作为控制信号就不会出现这种问题。

二信号抗干扰性能好。

数字电路抗干扰性能是模拟电路难以比拟的。

当然目前由于伺服驱动器和运动控制器的限制，用脉冲方式控制伺服电机也有一些性能方面的弱点。

一是伺服驱动器的脉冲工作方式脱离不了位置工作方式，二是运动控制器和驱动器如何用足够高的脉冲信号传递信息。

这两个根本的弱点使脉冲控制伺服电机有很大限制。

（1）控制的灵活性大大下降。

这是因为伺服驱动器工作在位置方式下，位置环在伺服驱动器内部。

这样系统的PID参数修改起来很不方便。

当用户要求比较高的控制性能时实现起来会很困难。

从控制的角度来看，这只是一种很低级的控制策略。

如果控制程序不利用编码器反馈信号，事实上成了一种开环控制。

如果利用反馈控制，整个系统存在两个位置环，控制器很难设计。

在实际中，常常不用反馈控制，但不定时的读取反馈进行参考。

这样的一个开环系统，如果运动控制器和伺服驱动器之间的信号通道上产生干扰，系统是不能克服的。

（2）控制的快速性速度不高。

6.伺服驱动器的“4”号报警是什么意思，?

答：

这是电机传感器错误，或者是编码器与电机的连线没有连接好，或者是动力电源缺相。

7.伺服驱动器“2”号报警，怎样解决，需要调节哪些参数?

答：

应该调节驱动器控制信号的30号角使其是高电平。

8.如何根据客户的要求为客户选配伺服电机和减速机，所选的方案应为最佳。

答：

根据功率选取减速机，选出合适的减速机尺寸，在根据减速机选择合适的伺服电机，一定要注意速度的选取。

9.伺服电机通电以前应做哪些检查工作？

答：

检查电机与驱动器的连线，连线不能虚连，线不能接错。

10.控制伺服时，给信号时，伺服电机不转，振动?

答：

U，V，W三相接错。

步进电机与直流伺服电机、驱动器、控制器相关资料

浅谈伺服电机

伺服电动机

伺服电动机（或称执行电动机）是自动控制系统和计算装置中广泛应用的一种执行元件。

其作用为把接受的电信号转换为电动机转轴的角位移或角速度。

按电流种类的不同，伺服电动机可分为直流和交流两大类。

一、交流伺服电动机

1、结构和原理

交流伺服电动机的定子绕组和单相异步电动机相似，它的定子上装有两个在空间相差90°电角度的绕组，即励磁绕组和控制绕组。

运行时励磁绕组始终加上一定的交流励磁电压，控制绕组上则加大小或相位随信号变化的控制电压。

转子的结构形式笼型转子和空心杯型转子两种。

笼型转子的结构与一般笼型异步电动机的转子相同，但转子做的细长，转子导体用高电阻率的材料作成。

其目的是为了减小转子的转动惯量，增加启动转矩对输入信号的快速反应和克服自转现象。

空心杯形转子交流伺服电动机的定子分为外定子和内定子两部分。

外定子的结构与笼型交流伺服电动机的定子相同，铁心槽内放有两相绕组。

空心杯形转子由导电的非磁性材料（如铝）做成薄壁筒形，放在内、外定子之间。

杯子底部固定于转轴上，杯臂薄而轻，厚度一般在0.2—0.8mm，因而转动惯量小，动作快且灵敏。

交流伺服电动机的工作原理和单相异步电动机相似，LL是有固定电压励磁的励磁绕组，LK是有伺服放大器供电的控制绕组，两相绕组在空间相差90°电角度。

如果IL与Ik的相位差为90°，而两相绕组的磁动势幅值又相等，这种状态称为对称状态。

与单相异步电动机一样，这时在气隙中产生的合成磁场为一旋转磁场，其转速称为同步转速。

旋转磁场与转子导体相对切割，在转子中产生感应电流。

转子电流与旋转磁场相互作用产生转矩，使转子旋转。

如果改变加在控制绕组上的电流的大小或相位差，就破坏了对称状态，使旋转磁场减弱，电动机的转速下降。

电机的工作状态越不对称，总电磁转矩就越小，当除去控制绕组上信号电压以后，电动机立即停止转动。

这是交流伺服电动机在运行上与普通异步电动机的区别。

交流伺服电动机有以下三种转速控制方式：

（1）幅值控制  控制电流与励磁电流的相位差保持90°不变，改变控制电压的大小。

（2）相位控制  控制电压与励磁电压的大小，保持额定值不变，改变控制电压的相位。

（3）幅值—相位控制  同时改变控制电压幅值和相位。

交流伺服电动机转轴的转向随控制电压相位的反相而改变。

2工作特性和用途

伺服电动机的工作特性是以机械特性和调节特性为表征。

在控制电压一定时，负载增加，转速下降；它的调节特性是在负载一定时，控制电压越高，转速也越高。

伺服电动机有三个显著特点：

（1）启动转矩大　由于转子导体电阻很大，可使临界转差率Ｓｍ＞１，定子一加上控制电压，转子立即启动运转．

（２）运行范围宽　在转差率从０到１的范围内都能稳定运转．

（３）无自转现象　控制信号消失后，电动机旋转不停的现象称＂自转＂．自转现象破坏了伺服性，显然要避免．

正常运转的伺服电动机只要失去控制电压后，伺服电动机就处于单相运行状态。

由于转子导体电阻足够大，使得总电磁转矩始终是制动性的转矩，当电动机正转时失去Ｕｋ（控制电压），产生的转矩为负（０＜Ｓ＜１）。

而反转时失去UK，产生的转矩为正（1〈S〈2时〉，不会产生自转现象，可以自行制动，迅速停止运转，这也是交流伺服电动机与异步电动机的重要区别。

不同类型的交流伺服电动机具有不同的特点。

笼型转子交流伺服电动机具有励磁电流较小、体积较小、机械强度高等特点；但是低速运行不够平稳，有抖动现象。

空心杯形转子交流伺服电动机具有结构简单、维护方便、转动惯量小、运行平滑、噪声小、没有无线电干扰、无抖动现象等优点；但是励磁电流较大，体积也较大，转子易变形，性能上不及直流伺服电动机。

交流伺服电动机适用于0.1—100W小功率自动控制系统中，频率有50Hz、400Hz等多种。

笼型转子交流伺服电动机产品为SL系列。

空心杯形转子交流伺服电动机为SK系列，用于要求运行平滑的系统中。

二、直流伺服电动机

直流伺服电动机的基本结构与普通他励直流电动机一样，所不同的是直流伺服电动机的电枢电流很小，换向并不困难，因此都不用装换向磁极，并且转子做得细长，气隙较小，磁路不饱和，电枢电阻较大。

按励磁方式不同，可分为电磁式和永磁式两种，电磁式直流伺服电动机的磁场由励磁绕组产生，一般用他励式；永磁式直流伺服电动机的磁场由永久磁铁产生，无需励磁绕组和励磁电流，可减小体积和损耗。

为了适应各种不同系统的需要，从结构上作了许多改进，又发展了低惯量的无槽电枢、空心杯形电枢、印制绕组电枢和无刷直流伺服电动机等品种。

电磁式直流伺服电动机的工作原理和他励式直流电动机同，因此电磁式直流伺服电动机有两种控制转速方式：

电枢控制和磁场控制。

对永磁式直流伺服电动机来说，当然只有电枢控制调速一种方式。

由于磁场控制调速方式的性能不如电枢控制调速方式，故直流伺服电动机一般都采用电枢控制调速。

直流伺服电动机转轴的转向随控制电压的极性改变而改变。

直流伺服电动机的机械特性与他励直流电动机相似，即n=n0-αT。

当励磁不变时，对不同电压Ua有一组下降的平行直线。

直流伺服电动机适用于功率稍大（1—600W）的自动控制系统中。

与交流伺服电动机相比，它的调速线性好，体积小，质量轻，启动转矩大，输出功率大。

但它的结构复杂，特别是低速稳定性差，有火花会引起无线电干扰。

近年来，发展了低惯量的无槽电枢电动机、空心杯形电枢电动机、印制绕组电枢电动机和无刷直流伺服电动机，来提高快速响应能力，适应自动控制系统的发展需要，如电视摄象机、录音机、X—Y函数记录仪及机床控制系统等。

不同类型的交流伺服电动机具有不同的特点。

笼型转子交流伺服电动机具有励磁电流较小、体积较小、机械强度高等特点；但是低速运行不够平稳，有抖动现象。

空心杯形转子交流伺服电动机具有结构简单、维护方便、转动惯量小、运行平滑、噪声小、没有无线电干扰、无抖动现象等优点；但是励磁电流较大，体积也较大，转子易变形，性能上不及直流伺服电动机。

交流伺服电动机适用于0.1—100W小功率自动控制系统中，频率有50Hz、400Hz等多种。

笼型转子交流伺服电动机产品为SL系列。

空心杯形转子交流伺服电动机为SK系列，用于要求运行平滑的系统中。

二、直流伺服电动机

直流伺服电动机的基本结构与普通他励直流电动机一样，所不同的是直流伺服电动机的电枢电流很小，换向并不困难，因此都不用装换向磁极，并且转子做得细长，气隙较小，磁路不饱和，电枢电阻较大。

按励磁方式不同，可分为电磁式和永磁式两种，电磁式直流伺服电动机的磁场由励磁绕组产生，一般用他励式；永磁式直流伺服电动机的磁场由永久磁铁产生，无需励磁绕组和励磁电流，可减小体积和损耗。

为了适应各种不同系统的需要，从结构上作了许多改进，又发展了低惯量的无槽电枢、空心杯形电枢、印制绕组电枢和无刷直流伺服电动机等品种。

电磁式直流伺服电动机的工作原理和他励式直流电动机同，因此电磁式直流伺服电动机有两种控制转速方式：

电枢控制和磁场控制。

对永磁式直流伺服电动机来说，当然只有电枢控制调速一种方式。

由于磁场控制调速方式的性能不如电枢控制调速方式，故直流伺服电动机一般都采用电枢控制调速。

直流伺服电动机转轴的转向随控制电压的极性改变而改变。

直流伺服电动机的机械特性与他励直流电动机相似，即n=n0-αT。

当励磁不变时，对不同电压Ua有一组下降的平行直线。

直流伺服电动机适用于功率稍大（1—600W）的自动控制系统中。

与交流伺服电动机相比，它的调速线性好，体积小，质量轻，启动转矩大，输出功率大。

但它的结构复杂，特别是低速稳定性差，有火花会引起无线电干扰。

近年来，发展了低惯量的无槽电枢电动机、空心杯形电枢电动机、印制绕组电枢电动机和无刷直流伺服电动机，来提高快速响应能力，适应自动控制系统的发展需要，如电视摄象机、录音机、X—Y函数记录仪及机床控制系统等。

伺服系統之伺服馬達（Servomotor）選定

伺服馬達是自動化機械中，精密定位常用之旋轉作動元件，如數值控制（CNC）之工具、機器人（Robot）及印刷機等產業機械，對於如何選用適當伺服馬達規格在機構中，筆者以滾珠螺桿（Ballscrew）之滑台為例，計算如下：

一、首先決定機械之規格：

1.負載