www.plcworld.cn闭环伺服系统一、概述(一)系统组成比较环节伺服驱动伺服电机指令信号反馈信号位置检测单元1．位置检测单元——将检测元件检测到的位置信号进行处理，以形成位置反馈信号。2．比较环节——完成指令信号与反馈信号的比较等。3．伺服驱动——功率放大，以驱动伺服元件。4．伺服电机——将电信号转换成机械运动。www.plcworld.cn下一页返回www.plcworld.cn(二)闭环伺服系统分类全闭环精度高，但结构复杂、成本高，调试维修困难，适于大型精密数控系统。半闭环精度较全闭环差些，但结构简单，造价低且便于调整。交流伺服具有较高精度、速度、和动态特性直流伺服数字伺服定位与控制精度高，速度快，稳定性好，有故障自诊断和报警功能www.plcworld.cn上一页下一页返回www.plcworld.cn(三)闭环伺服系统常用的检测元件1．对检测元器件的要求1)可靠性高、抗干扰能力强2)精度、速度满足要求3)对环境的适应性强，维护方便4)成本低、寿命长5)便于与数控系统联接www.plcworld.cn上一页下一页返回www.plcworld.cn2．检测传感器分类直线型直线感应同步器、长光栅、从检测的长磁栅、激光干涉仪信号分回转型旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅、圆磁栅、编码盘模拟式旋转变压器、感应同步器从传感器输出信号分数字式光栅检测装置、脉冲编码盘www.plcworld.cn上一页下一页返回www.plcworld.cn3．检测元件的特点感应同步器——抗干扰能力强，对环境要求低，维护简单、价格低，寿命较长，具有一定精度、应用较广。光栅——抗干扰能力强，高分辨率、大量程、测量精度高、应用广泛，但成本较高，制造工艺要求高。磁栅——抗干扰能力强，对环境条件要求低，安装调整方便，精度高，但存在磁信号的稳定性，磁头磨损等问题，有应用。www.plcworld.cn上一页下一页返回www.plcworld.cn3．检测元件的特点旋转变压器——抗干扰能力强、工作可靠、结构简单、动作灵敏、信号输出幅度大，对环境无特殊要求，维护方便，应用广泛。脉冲编码盘——工作可靠、精度高，结构紧凑、成本低，是精密数字控制和伺服系统中常用的角位移数字式检测元器件，但抗污染能力差，易损坏。激光干涉仪——精度很高，但抗震性、抗干扰能力差，价格较贵，应用较少。www.plcworld.cn上一页下一页返回www.plcworld.cn4.4.检测元件工作原理检测元件工作原理旋转变压器Us(Sin)θ定子转子Uc(Cos)U旋转变压器按照互感原理工作定子绕组上分别加上交变励磁电压当转子旋转时，通过电磁耦合，转子绕组内产生感应电势——感应电压.www.plcworld.cn下一页返回www.plcworld.cn4.4.检测元件工作原理检测元件工作原理旋转变压器Us(Sin)θ定子转子Uc(Cos)UU’=kUsSinθ或U’=kUcCosθUs,Uc为定子正弦、余弦绕组上的激磁电压，k为变压比，即定子绕组与转子绕组的匝数比W1/W2。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn旋转变压器的应用旋转变压器作为位置检测装置有两种应用方式：鉴相方式和鉴幅方式。1.鉴相工作方式在旋转变压器定子的两相正交绕组，又称为正弦和余弦绕组上，分别加上幅值相等、频率相同的正弦、余弦激磁电压Us=UmsinωtUc=Umcosωtwww.plcworld.cn上一页下一页返回www.plcworld.cn旋转变压器的应用转子旋转后，两个激磁电压在转子绕组中产生的感应电压线性叠加得总感应电压为：U=kUssinθ+kUccosθ=kUmcos(ωt-θ)由上式可知感应电压的相位角就等于转子的机械转角θ。因此只要检测出转子输出电压的相位角，就知道了转子的转角，而且旋转变压器的转子是和伺服电机或传动轴连接在一起的，从而可以求得执行部件的角位移。www.plcworld.cn上一页下一页返回www.plcworld.cn旋转变压器的应用2.鉴幅工作方式给定子的两个绕组分别通上频率、相位相同但幅值不同，即调幅的少许磁电压（φ为机械转角）Us=UmsinφsinωtUc=Umcosφsinωt则在转子绕组上得到感应电压为U=kUssinθ+kUccosθ=kUmsinωt