伺服范文10篇

伺服范文篇1

关键词：全伺服制瓶机制瓶机器人环保节能

目前国内外玻璃瓶罐机械制造业生产的行列式制瓶机主要为气动和机械凸轮驱动的机器。制瓶过程是一系列的机构和阀门协调动作完成的，机器的动作主要是通过机械阀门或者电磁阀控制气路的通断，从而驱动机构和机械凸轮的运行，有些机构要使用液压缓冲才能稳定运行，有些机构的机械凸轮需要铰链油箱进行油浴。制瓶机上的能量转换首先是把电能经过空压机转换成压缩空气的压缩能，经过对压缩空气的净化处理，通过复杂的气管道输送到制瓶机上，再由气来驱动机构的动作。这种控制方式能源利用率太低，能耗高，噪音大，造成了严重的环境污染，动作稳定性差，结构复杂，运行机速低。开发节能型伺服机构制瓶机，是行业技术进步的需求，更是国家绿色环保和低碳经济的要求。

随着电子信息技术的飞速发展和伺服电机的普及应用，国内外的玻璃瓶罐机械行业相继研制出伺服钳瓶、伺服翻转等制瓶机上的部分伺服机构，取代了老式的气动机构和机械凸轮。这些伺服电动机构驱动的制瓶机具有运行稳定、能耗低、噪音小、污染小、机速高等优点，深受用户欢迎。

近几年来，三金公司研制了全伺服制瓶机控制系统，研制了基于该系统控制的单轴拨瓶器、单轴伺服分料器、双轴伺服供料机、双轴电子拨瓶器、伺服运动钳移器、伺服运动翻转器的行列式制瓶机，并大批量推向市场，创新研发了配置双轴伺服供料机、双轴电子拨瓶器、伺服运动钳移器、伺服运动翻转器、初型模及成型模伺服平行开关机构、伺服扑气、伺服正吹气等的全伺服制瓶机的一组样机。本文简介多轴伺服制瓶机控制系统的结构特点及其功能原理。

一、技术要求

根据国内外玻璃瓶罐行业的现状，要使更多的伺服机构应用于行列式制瓶机，简单而可靠的多轴伺服控制是关键技术。综合分析瓶罐行业的工艺要求的特殊性和自动化行业多轴运动控制的现状，行列式制瓶机上的伺服控制系统要解决如下一系列问题。

1、结构复杂问题

多轴运动控制最直接可选的方案是“PLC主模块”+“若干个运动控制模块”十“数块I／0模块”+“通讯模块”+“上位工控机”。12组行列式制瓶机的全伺服控制最少需要135个轴，这就需要庞大的控制结构，需要12～20个控制柜才能完成。所以设计制瓶机的伺服控制系统，首先是要解决结构复杂的问题。

2、性价比问题

伺服系统的价格主要决定于伺服控制和伺服电机驱动器，要选用“PLC主模块”+“若干个运动控制模块”+“数块I／O模块”+“通讯模块”+“上位工控机”的结构，制瓶机每个伺服轴的控制和伺服电机驱动器要5～10万元，每台8组带伺服翻转和伺服钳瓶的2轴伺服制瓶机，单是伺服控制就要增加80～160万元的成本，用户很难接受，并且结构复杂，维护困难。所以制瓶机伺服控制系统要在中国普及应用，必须解决性价比问题。

3、维护操作方便性问题

伺服制瓶机控制系统，从每组单轴到每组十几个伺服轴的控制，整机100～140轴，每个轴要调整初始位置、行程、运行曲线，每个轴要在各种状态下安全顺利自动定位启动，这也是应该重点考虑的问题。当前国内外的伺服钳瓶和伺服翻转控制系统，普遍存在操作复杂的问题。有的系统启动不能自动定位，要用手动辅助找位；有的系统停电后再启动，需要用便携终端重新调整定位；调整定位值需要到控制室中进行，给用户带来了诸多不便，这都是需要解决的问题。

4、伺服轴数和功能可扩展性问题

伺服控制系统的设计要有可扩展性，可以配置到不同轴数的各式制瓶机上，而不是一种配置用一种系统。能控制每组制瓶机1个伺服轴，也能控制每组制瓶机十几个伺服轴，实现从单轴到全伺服制瓶机的控制。

5、启动，停机方便迅速

伺服轴的启动与生产线总启动信号同步从安全位置自动启动，停机时跟随生产线同步停机，停在设定位置，紧急停机停在安全位置，单轴人为停机停在需要位置。

二、解决方案

为解决上述问题，三金公司研制了“行列式制瓶机多轴伺服控制系统”的解决方案。

1、系统的结构

紧密结合制瓶机特殊工艺要求研发的单板4轴伺服运动控制、特殊曲线生成及功能控制于一板(尺寸为150III1TI×200mm)的MCU运动控制器，一块小板可以实现4个轴的可灵活编程定时定位定曲线的运动控制、4个轴的I／0工艺功能控制、通讯和数据处理功能，实现在机器旁边用2个按钮可以调整每个伺服轴的初位和末位的位置、确定行程、运行中调整行程以及启动一键定位等国内外相近产品所没有的独特功能。

多块MCU运动控制器固定到同一块底板上，通过底板连接驱动器、系统同步信号、现场I／0信号及上位机的通讯线，就形成了几十轴的伺服运动控制和凸轮曲线生成器单元，一个2000mmx750mE×750mlll的控制柜可以安装32～40个伺服轴控制的伺服电机驱动器和相应的MCU伺服控制单元，同样的用3～4个控制柜可以扩展成140多个伺服轴的控制器，实现12组大型制瓶机的全伺服驱动和全自动控制(取代国外相近产品的12～20个控制柜)，制瓶机的工作参数在上位机用户界面上修改，上位机友好的用户界面与生产线上的其它系统公用，修改的数据按照地址和数据分类发送到相应的M．CU运动控制器板。

此外，本系统按结构简单、操作直观、易懂的设计理念，把机器上每个伺服轴的2个按钮1个开关定义了复用功能，可以用按钮一键定位、按钮调整初始位、按钮调整行程(并且区分粗调、细调、到位缓冲调整)、运行中微调行程、按钮清报警等便于现场操作的先进功能。无论是停电后还是停机后，位置自动记忆，开关一键定位，或者随生产线系统启动而自动定位启动进入同步运行。所驱动的所有伺服机构采用普通伺服电机和驱动器，实现最佳性价比。程序设计实现伺服机构的运行时间随生产线的速度变化而自动变化。全方位达到结构更简单，性价比更优，操作更方便。

图1是多轴伺服制瓶机控制系统结构示意图。图中Pc是上位计算机，PN是控制柜，KC是初型侧控制盘，LCPN是成型侧控制盘，TKM1～TKM12是1～12组伺服钳移器电机，IVM1～IVM12是1～l2组伺服翻转器电机，OPBM1～OPBMI2是1～12组伺服初型模平行开关电机，0PPM1～0PPM12是1～12组伺服成型模平行开关电机，PM1～PMI2和RM1～RM12是双轴伺服拨瓶器电机。其它伺服机构的控制结构与此同，由另外一个控制柜实现，公用上位计算机。

2、系统的控制原理

图2是多轴伺服制瓶机控制系统的控制原理示意图。图中以其中的一块运动控制器板为例，描述了伺服运动钳移器、伺服运动翻转器、双轴拨瓶器的控制原理。图中Pc是上位计算机，MC是自制的4轴一体运动控制器板，KC是控制盘，Pl、M1和SVM1是伺服运动钳移器的伺服驱动器、伺服电机及其所驱动的伺服机构，P2、M2和SVM2是伺服运动翻转器的伺服驱动器、伺服电机及其所驱动的伺服机构，P3、P4、M3、M4和SVM3是双轴拨瓶器的伺服或步进电机的伺服驱动器、伺服或步进电机及其所驱动的双轴拨瓶机构。

上位机Pc把用户设定的运动曲线及其运动配时数据下载到运动控制器MC中，运动控制器MC根据控制盘Kc上的用户命令和系统同步信号TB的要求，实时向伺服驱动器发送控制信号和运动曲线脉冲信号(或者是曲线命令数据)，伺服驱动器Pi根据输入命令驱动伺服电机运行，运行位置通过电机轴头上的编码器反馈控制，达到位置的跟踪定位。伺服电机带动伺服机构运行，实现每个伺服机构的点动、初始化、单步、间歇同步运行，运行符合制瓶机工艺要求的凸轮曲线和运动轨迹，达到准确动作，精确定位，协调同步。

图3是电子定时、伺服运动钳瓶器和双轴拨瓶器的制瓶机成型侧控制盘。相当于图1中的LCPN或者是图2中的KC，其中的右数第5、6、7三个开关按钮是伺服运动钳瓶器的“手动／零位／自动”控制开关和JOG按钮，这3个开关按钮的配合，可以实现放瓶位置调整、取瓶位置调整、自动初始化定位、运行中行程微调等功能。其中右数第8个按钮是双轴拨瓶启动/停止按钮，控制双轴拨瓶器的启动和停止。

图4是电子定时、伺服运动翻转器的制瓶机初型侧控制盘。相当于图1中和图2中的KC，其中左边3个开关按钮是伺服运动翻转器的“手动／零位／自动”控制开关和JOG按钮，这3个开关按钮的配合，可以实现翻转和返回位置调整、自动初始化定位、运行中行程微调等功能。

3、预期效果

多轴伺服制瓶机智能控制系统有效实现制瓶机伺服多轴控制的可扩展性、可选配性，适合配置到所有的国产和进口制瓶机上。根据用户对制瓶机配置伺服轴多少的要求，可以控制1～140个伺服轴，直到全伺服制瓶机——“制瓶机器人”的控制，达到大型12组制瓶机的全部机构伺服化控制。现在用该系统在单轴拨瓶器、单轴伺服分料器、双轴伺服供料机、伺服运动钳移器、伺服运动翻转器、伺服双轴拨瓶器、双轴伺服初型模开关、双轴伺服成型模开关、伺服扑气头、伺服吹气头、伺服芯子等达到每组制瓶机十几个伺服轴的制瓶机机器人控制。

本系统所控制的单轴拨瓶器、单轴伺服分料器、双轴伺服供料机、伺服运动钳移器、伺服运动翻转器、伺服双轴拔瓶器成功应用到各式制瓶机上投入运行，深受用户欢迎，创造了很好的经济效益和社会效益。根据市场发展趋势和国家低碳经济的要求，三金公司开发并试制了基于“多轴伺服制瓶机智能控制系统”控制的制瓶机器人(全伺服制瓶机)一组样机，并在“2010年中国国际玻璃工业展览会”上展出，这标志着玻璃瓶罐生产装备迈向了低能耗伺服驱动的全伺服制瓶机时代。

4、主要技术性能

(1)实现每组制瓶机十几个伺服轴，整机140多轴的协调同步、定时定位定曲线控制。

(2)实现每32—40轴的智能运动控制和伺服驱动器集成一体化结构。

(3)所有伺服机构现场操作一键定位。

(4)所有伺服机构现场按纽修改零位偏移和运动行程。

(5)所有伺服机构现场运行中微调行程。

(6)所有伺服机构现场位置粗调和细调、按钮单步运行、按钮手动调试、按钮清报警等功能。

(7)伺服机构到位的电子缓冲量调整。

(8)定位精度1／23000，定时精度0．1度。

(9)基于标准度数的电子凸轮曲线生成和电子凸轮运行，达到每个轴“从设定时间开始运行特定曲线，在设定时间运行到设定位置”的高难度控制指标。

伺服范文篇2

目前以高压液体作为驱动源的伺服系统在各行各业应用十分的广泛，液压伺服控制具有以下优点：易于实现直线运动的速度位移及力控制，驱动力、力矩和功率大，尺寸小重量轻，加速性能好，响应速度快，控制精度高，稳定性容易保证等。

液压伺服控制系统的工作特点：(1)在系统的输出和输入之间存在反馈连接，从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的，电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。(2)系统的主反馈是负反馈，即反馈信号与输入信号相反，两者相比较得偏差信号控制液压能源，输入到液压元件的能量，使其向减小偏差的方向移动，既以偏差来减小偏差。(3)系统的输入信号的功率很小，而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压能源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。

综上所述，液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。即利用反馈连接得到偏差信号，再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，从而使系统的实际输出与希望值相符。

在液压伺服控制系统中，控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件，常用于飞机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机，形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字模拟混合伺服系统。电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点，可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。

2、液压传动帕优点和缺点

液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是因为它与机械传动、电气传动相比，具有以下主要优点：

1液压传动是由油路连接，借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，且容易布置。在挖掘机等重型工程机械上已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。

2液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如相同功率液压马达的体积为电动机的12％～13％。液压泵和液压马达单位功率的体积目前是发电机和电动机的1／10，可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调速，调速范围可达1：2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。

3传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。因此，金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护，使用安全、可靠，不会因过载而造成主件损坏：各液压元件能同时自行润滑，因此使用寿命长。液压传动容易实现自动化。借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易的实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化，便于设计、制造和推广使用。

液压传动系统的主要缺点：1液压系统的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使液压传动不能保证严格的传动比：2液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体勃性变化引起运动特性变化，使工作稳定性受到影响，所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作：3为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件制造和装配精度要求比较高，加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。

总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。

3、机床数控改造方向

(一)加工精度。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。在设计数控机床、尤其是高精度或太中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。

(二)先局部后整体。确定改造步骤时，应把整个电气设备部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中，应先做技术性较低的、工作量较大的工作，然后做技术性高的、要求精细的工作，做到先易后难、先局部后整体，有条不紊、循序渐进。

(三)提高可靠性。数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，如果发生故障其损失就更大，所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等，例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等。

4、结语

伺服范文篇3

1系统的组成

按照被控量是否被反馈与检测，根据调解理论可以把伺服控制系统细分为开环伺服控制系统、半闭环伺服控制系统和全闭环伺服控制系统。开环伺服控制系统不安装反馈检测的设备，以电液脉冲的马达或者步进电机作为其执行机构里面的驱动元件。这一系统的结构简单，成本非常低，也方便维修与调试，不过，因为伺服控制系统的误差得不到校正与补偿，开环伺服控制系统的精确度比较低，所以其只能在对精确度要求不高与负载变化较小的场合[2]。半闭环伺服控制系统的传动链的很大一部分在闭环外，在实际应用中，通过间接测量的方法测量到被控量。半闭环赐福控制系统结构简单，调试安装方便易行，不过因为其环外传动的误差得不到系统的补偿，所以精确度比较低。

2系统特点

系统中同时存在半闭环和全闭环两种类型，一般来说，半闭环主要在系统工作中起到控制作用，半闭环可以令系统工作更加的复杂，所以在系统的配合流程中也就对一些增益的调整更加的要求严格，所以这种半闭环方式令系统的通用性和适用性不强[3]。

3系统稳定性与误差分析

3.1系统稳定性分析

如图2所示，该系统的设计思路是，内外环合理分工，内环主管动态性能,外环保证稳定性和跟随精度。为提高系统的跟随性能,引入由GC!"s组成的前馈通道,构成复合控制系统。由于内部转角闭环不包含间隙非线性环节,因此通过合理设计该局部线性系统，可使其成为一无超调的快速随动系统,其动态特性可近似表示为θ0!"sθi!"s＝KθTθs+1式中Kθ———转角闭环增益；Tθ———转角闭环时间常数。系统外环,虽然包含了非线性环节,但设计控制器使Gp!"s=Kp/p，式中Kp为积分环节时间常数。将系统校正为I型并合理选择系统增益，可避免系统的频率特性曲线与非线性环节的负倒幅曲线相交或将其包围,从而保证系统稳定工作。显然当Tθ较小时，θ0!"s/θi!"s=Kθ，系统将具有更强的稳定性。3.2系统误差分析计算负载力矩：可以加到电机轴上的负载力矩通常由下式算出Tm=F×L2πη+Tf式中Tm———加到电机轴上的负载力矩，Nm；F———沿坐标轴移动一个部件（工作台或刀架）所需的力，kgf；L———电机转一转机床的移动距离，8mm；Tf———滚珠丝杠螺母或轴承加到电机轴上的摩擦力矩，2Nm。

4数控软件的设计

4.1设计方法

伺服控制系统由控制器、驱动器（即功率放大器）与执行机构3部分组成，其中，控制器最为重要，它负责系统位置、速度、加速度与方向的设定，并直接调控整个系统；驱动器则放大功率；执行机构通过充足功率的输出对控制对象实行控制，一般来说，执行机构是液压和气动部件、电动机。对伺服控制系统来说，最重要的任务是让系统按照规定的运行轨迹和一定的运动速度运行，从而实现高准确性的定位与跟踪，进而进行功率的放大，另外，也能为系统提供充足的能量来保证负载根据输入的指令规律进行运行，保证输入输出的偏差在适当的被允许的范围之内。按照被控量是否被反馈与检测，根据调解理论可以把伺服控制系统细分为开环伺服控制系统、半闭环伺服控制系统和全闭环伺服控制系统。开环伺服控制系统不安装反馈检测的设备，以电液脉冲的马达或者步进电机作为其执行机构里面的驱动元件。这一系统的结构简单，成本非常低，也方便维修与调试，不过，因为伺服控制系统的误差得不到校正与补偿，开环伺服控制系统的精确度比较低，所以其只适合于对精确度要求不高与负载变化较小的场合。半闭环伺服控制系统的传动链的很大一部分在闭环外，在实际应用中，通过间接测量的方法测量到被控量。半闭环赐福控制系统结构简单，调试安装方便易行，不过因为其环外传动的误差得不到系统的补偿，所以精确度比较低[4]。

（1）伺服控制理论界对于伺服系统的设计概念有比较多的理解，提法也较为多元化，理论界的共同说法就是其可以对物体运动进行有效的控制，也就是控制物体运动的速度和位置，以促进控制能够操纵机械运动和工作，减轻人的工作。

（2）伺服组件由伺服电动机、机械减速或耦合机构、伺服控制器以及传感器等部件组成的伺服组件也是一种机构，是一种一体化的有机伺服机构[5]。

（3）交流电机的伺服控制交流伺服电机主要由内部的永磁体转子和驱动控制器等形成的，这些电磁场共同构成了交流伺服电机的主体，在电机工作的时候，转子转动并且配合磁场进行工作，而且交流伺服电机的编码器会给予驱动器所有的反馈信号，而驱动器则根据反馈值与编码的目标值进行比较，以调整转子转动的角度。可以说交流伺服电机的精度决定于编码器的精度。数字积分直线插补的物理意义是使插补点沿着速度矢量的方向进给。采用C语言库函数inportb()和outportb()可实现对端口数据的读入和输出。

4.2数控软件的设计重点

伺服系统的软件设计重点主要是内部的控制算法，这种算法的主要原则在于首先将模糊PD与单神经元自适应PID结合，在结合以后得到一种双模控制算法，这种算法比起其他的控制算法来说更加的精确，很适合运用于机械的操纵上，伺服系统也不例外。其主要的优点在于，模糊双控制算法的鲁棒性很强，在运动控制中有更好的精确性；第二，这种算法在确保交流伺服电机的控制上更加精确，而且能够更加的实时，他可以将连续的控制器输入量进行离散化，在这个过程中使用模糊控制会对控制精度带来消极的影响。而单神经元控制则能控制精度，但是在输入量变化范围较大的时候，调整的速度会变慢。因此，结合2种控制算法的优点的双模控制算法具有很强的适用优势[6]。为了将模糊PD与单神经元合理的结合起来来确保机械的精确，可以对单神经元的控制进行调节，首先就是对它固有的速度慢的特征进行克服，然后进行DSP的编程来对其进行调整，调整的设定要对位置偏差量较大的角度进行测算，然后再启动模糊控制器，在模糊控制器起作用的时候，就开始计算，计算公式为U=Uf，同时单神经元自适应控制器的连接权开始沿EU=e2U/2的负梯度方向修正，以便使Un能够跟踪到Uf，加快调整速度。而当控制的偏差量Eq减小到用户能够接受的程度时，单神经元开始取代模糊控制发挥作用，此时U=Un，单神经元的连接权开始沿Eq=e2q/2的负梯度方向进行修正，一般的，训练的值包括以下几个参数：①wij；②高斯函数的参数aij，bij。再通过一定量的训练之后，可以在在线学习阶段将离线训练好的网络放入系统试运行，在这个过程中还可以根据定义的目标函数对权值进行微调，但是，在线阶段一般只调整wij，以保证系统的实时性和稳定性。

伺服范文篇4

论文摘要随着液压伺服控制技术的飞速发展，液压伺服系统的应用越来越广泛，随之液压伺服控制也出现了一些新的特点，基于此对于液压伺服系统的工作原理进行研究，并进一步探讨液压传动的优点和缺点和改造方向，以期能够对于相关工作人员提供参考。

一、引言

液压控制技术是以流体力学、液压传动和液力传动为基础，应用现代控制理论、模糊控制理论，将计算机技术、集成传感器技术应用到液压技术和电子技术中，为实现机械工程自动化或生产现代化而发展起来的一门技术，它广泛的应用于国民经济的各行各业，在农业、化工、轻纺、交通运输、机械制造中都有广泛的应用，尤其在高、新、尖装备中更为突出。随着机电一体化的进程不断加快，技术装各的工作精度、响应速度和自动化程度的要求不断提高，对液压控制技术的要求也越来越高，文章基于此，首先分析了液压伺服控制系统的工作特点，并进一步探讨了液压传动的优点和缺点和改造方向。

二、液压伺服控制系统原理

目前以高压液体作为驱动源的伺服系统在各行各业应用十分的广泛，液压伺服控制具有以下优点：易于实现直线运动的速度位移及力控制，驱动力、力矩和功率大，尺寸小重量轻，加速性能好，响应速度快，控制精度高，稳定性容易保证等。

液压伺服控制系统的工作特点：(1)在系统的输出和输入之间存在反馈连接，从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的，电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。(2)系统的主反馈是负反馈，即反馈信号与输入信号相反，两者相比较得偏差信号控制液压能源，输入到液压元件的能量，使其向减小偏差的方向移动，既以偏差来减小偏差。(3)系统的输入信号的功率很小，而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压能源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。

综上所述，液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。即利用反馈连接得到偏差信号，再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，从而使系统的实际输出与希望值相符。

在液压伺服控制系统中，控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件，常用于飞机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机，形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字模拟混合伺服系统。电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点，可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。

三、液压传动帕优点和缺点

液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是因为它与机械传动、电气传动相比，具有以下主要优点：

1液压传动是由油路连接，借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，且容易布置。在挖掘机等重型工程机械上已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。

2液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如相同功率液压马达的体积为电动机的12％～13％。液压泵和液压马达单位功率的体积目前是发电机和电动机的1／10，可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调速，调速范围可达1：2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。

3传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。因此，金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护，使用安全、可靠，不会因过载而造成主件损坏：各液压元件能同时自行润滑，因此使用寿命长。液压传动容易实现自动化。借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易的实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化，便于设计、制造和推广使用。

液压传动系统的主要缺点：1液压系统的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使液压传动不能保证严格的传动比：2液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体勃性变化引起运动特性变化，使工作稳定性受到影响，所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作：3为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件制造和装配精度要求比较高，加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。

总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。

四、机床数控改造方向

(一)加工精度。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。在设计数控机床、尤其是高精度或太中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。

(二)先局部后整体。确定改造步骤时，应把整个电气设备部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中，应先做技术性较低的、工作量较大的工作，然后做技术性高的、要求精细的工作，做到先易后难、先局部后整体，有条不紊、循序渐进。

(三)提高可靠性。数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，如果发生故障其损失就更大，所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等，例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等。

伺服范文篇5

关键词：数控液压伺服系统数控改造

一、引言

液压控制技术是以流体力学、液压传动和液力传动为基础，应用现代控制理论、模糊控制理论，将计算机技术、集成传感器技术应用到液压技术和电子技术中，为实现机械工程自动化或生产现代化而发展起来的一门技术，它广泛的应用于国民经济的各行各业，在农业、化工、轻纺、交通运输、机械制造中都有广泛的应用，尤其在高、新、尖装备中更为突出。随着机电一体化的进程不断加快，技术装各的工作精度、响应速度和自动化程度的要求不断提高，对液压控制技术的要求也越来越高，文章基于此，首先分析了液压伺服控制系统的工作特点，并进一步探讨了液压传动的优点和缺点和改造方向。

二、液压伺服控制系统原理

目前以高压液体作为驱动源的伺服系统在各行各业应用十分的广泛，液压伺服控制具有以下优点：易于实现直线运动的速度位移及力控制，驱动力、力矩和功率大，尺寸小重量轻，加速性能好，响应速度快，控制精度高，稳定性容易保证等。

液压伺服控制系统的工作特点：(1)在系统的输出和输入之间存在反馈连接，从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的，电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。(2)系统的主反馈是负反馈，即反馈信号与输入信号相反，两者相比较得偏差信号控制液压能源，输入到液压元件的能量，使其向减小偏差的方向移动，既以偏差来减小偏差。(3)系统的输入信号的功率很小，而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压能源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。

综上所述，液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。即利用反馈连接得到偏差信号，再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，从而使系统的实际输出与希望值相符。

在液压伺服控制系统中，控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件，常用于飞机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机，形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字模拟混合伺服系统。电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点，可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。

三、液压传动帕优点和缺点

液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是因为它与机械传动、电气传动相比，具有以下主要优点：

1液压传动是由油路连接，借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，且容易布置。在挖掘机等重型工程机械上已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。

2液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如相同功率液压马达的体积为电动机的12％～13％。液压泵和液压马达单位功率的体积目前是发电机和电动机的1／10，可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调速，调速范围可达1：2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。

3传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。因此，金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护，使用安全、可靠，不会因过载而造成主件损坏：各液压元件能同时自行润滑，因此使用寿命长。液压传动容易实现自动化。借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易的实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化，便于设计、制造和推广使用。

液压传动系统的主要缺点：1液压系统的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使液压传动不能保证严格的传动比：2液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体勃性变化引起运动特性变化，使工作稳定性受到影响，所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作：3为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件制造和装配精度要求比较高，加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。

总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。

四、机床数控改造方向

(一)加工精度。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。在设计数控机床、尤其是高精度或太中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。

(二)先局部后整体。确定改造步骤时，应把整个电气设备部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中，应先做技术性较低的、工作量较大的工作，然后做技术性高的、要求精细的工作，做到先易后难、先局部后整体，有条不紊、循序渐进。公务员之家

(三)提高可靠性。数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，如果发生故障其损失就更大，所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等，例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等。

伺服范文篇6

目前以高压液体作为驱动源的伺服系统在各行各业应用十分的广泛，液压伺服控制具有以下优点：易于实现直线运动的速度位移及力控制，驱动力、力矩和功率大，尺寸小重量轻，加速性能好，响应速度快，控制精度高，稳定性容易保证等。

液压伺服控制系统的工作特点：(1)在系统的输出和输入之间存在反馈连接，从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的，电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。(2)系统的主反馈是负反馈，即反馈信号与输入信号相反，两者相比较得偏差信号控制液压能源，输入到液压元件的能量，使其向减小偏差的方向移动，既以偏差来减小偏差。(3)系统的输入信号的功率很小，而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压能源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。

综上所述，液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。即利用反馈连接得到偏差信号，再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，从而使系统的实际输出与希望值相符。

在液压伺服控制系统中，控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件，常用于飞机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机，形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字模拟混合伺服系统。电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点，可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。

2、液压传动帕优点和缺点

液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是因为它与机械传动、电气传动相比，具有以下主要优点：

1液压传动是由油路连接，借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，且容易布置。在挖掘机等重型工程机械上已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。

2液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如相同功率液压马达的体积为电动机的12％～13％。液压泵和液压马达单位功率的体积目前是发电机和电动机的1／10，可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调速，调速范围可达1：2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。

3传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。因此，金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护，使用安全、可靠，不会因过载而造成主件损坏：各液压元件能同时自行润滑，因此使用寿命长。液压传动容易实现自动化。借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易的实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化，便于设计、制造和推广使用。

液压传动系统的主要缺点：1液压系统的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使液压传动不能保证严格的传动比：2液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体勃性变化引起运动特性变化，使工作稳定性受到影响，所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作：3为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件制造和装配精度要求比较高，加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。

总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。

3、机床数控改造方向

(一)加工精度。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。在设计数控机床、尤其是高精度或太中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。

(二)先局部后整体。确定改造步骤时，应把整个电气设备部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中，应先做技术性较低的、工作量较大的工作，然后做技术性高的、要求精细的工作，做到先易后难、先局部后整体，有条不紊、循序渐进。

(三)提高可靠性。数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，如果发生故障其损失就更大，所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等，例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等。

4、结语

液压技术在高、新、尖技术装备中有着举足轻重的作用，掌握液压控。

伺服范文篇7

关键词：液压伺服系统；驱动控制系统；分析

一、引言

井下液压伺服控制系统广泛地被应用于工程机械应用领域，该控制系统依据液压传动机理对故障实施排查，并且集小体积、小质量、宽调速范围等优势于一身，更容易对故障进行检查，保证控制工作的顺利完成，实现施工安全。于井下液压伺服控制系统中对其驱动控制系统进行研究，使得井下液压伺服系统性能更优稳定性更强，对于保证液压伺服控制系统的平稳运行提供保障。在井下液压驱动作业中，交交变频器应用普遍，这是由于其利用晶闸管实现控制，晶闸管的内存量可以实现很大数值，同时交交变频器价格很低，有利于实现低速条件下较高的电机性能。本文针对交交变频器在线计算无法满足带载值随时改变的井下液压伺服系问题，所以下文对一些频段点进行离线计算，在离线基础上讨论优化问题，使得其输出较好的对称波。

二、小数分频实现原理

由于离线计算方式可以做出有限的频段求解，即离线能做到的在于液压伺服控制的有级调速（速度变化值仅在几个固定值当中变化），所以针对这一缺点，很早之前就已经出现了小数分频的说法，但是出于电源波取值非整和换流波因素，小数分频的说法发展很慢。该文中实现了对换流波头的位移保证系统平稳状态。小数分频相比于整数分频而言，其运行更为复杂，因为整数操作是存在一定时间间隔的，小数操作则间隔时间极短，几乎存在连续操作状态，小数分频不存在一个定数的周期间隔，这是和整数分频的最大的不同之处。

三、换流波头统一前移原理

环流的存在与否对于液压伺服控制系统的正常顺利运行有关，它影响到控制系统的性能状态和容量大小，自然无环流才是控制系统正常的运行条件，而错位没有环流虽然也是环流不存在但属于错位使其环流消失，这样会给控制系统带来死区，不利于液压伺服控制系统的整体带载水平，对于环流存在的情况，系统就需要一个内存更大的电抗设备对环流所属区域进行控制，阻止换流在整个系统的扩散。若要实现自然无环流的状态，可以于控制系统零点区域加上一处换流波头，这样就达到其中一个晶闸管的反并联状态的换流。如此一来，就能让整个系统处于自然没有环流存在的平稳状态。小数分频相较于整数分频而言，换流波头的位置更难选择，这是因为液压伺服控制系统的带载容量取值区域就可以对整数分频的换流波头提供依据，即液压伺服控制系统带载时发生的功率因数角就加上具有对称性质的三相换流波头很容易就能对换流波头位置实现精准定位；而小数分频则不然，首要表现于换流波头无对称性可言，很难发现任何两组的自然无环流情况下的换流区域是一样的，各自有各自的换流位置，所以这就给液压伺服控制系统带来了极为不稳定的因素。正因如此，小数分频于液压伺服控制系统中很少得到使用。该文实验了统一对三相换流波头进行向前位移，发现能对系统的稳定性进行优化，三相换流波头的对称性也能显示出来，这对于液压伺服控制系统稳定工作具有重要价值。（一）换流波头的使用。将换流波头应用于相同的反并联的晶闸管就能够阻止环流的发生。由于晶闸管属于半控性质的部件，只要导通了即使关掉触发脉冲也无法使其停止，若想去触发下一个晶闸管需要待所受的电压电流表现是正的时候大于想要关掉的晶闸管或者所受的电压电流表现是负的时候小于想要关掉的晶闸管。如此一来才能够实现想换流的晶闸管中发生明显的换流波头。引发换流波头的出现是对液压伺服控制系统稳定工作的重要保证，保证自然无环流，同时较大的换流波头范围能够对液压伺服控制系统功率因数角大范围的波动产生相应的响应，能够及时对系统的不同带载做出相适应的变化。（二）换流波头统一前移。根据上述换流波头统一前移原理叙述可以得知，小数分频时三相波的波形呈现不对称的状态，正是因为这种不对称，才会导致整个液压伺服控制系统运行不稳定。本文中通过对三相换流波头位置统一前移，结果发现是有利于液压伺服控制系统的正常稳定运行的，要注意前移的角度要依据液压伺服驱动控制系统的容量进行安排，统一前移行为是为了实现移动的角度一致，前移可能会发生三相换流波头微微不那么对称，但结果反应出这不是影响液压伺服控制驱动系统整体平稳运行的最重要因素。

四、系统仿真原理及效果分析

系统仿真的原理即通过仿真软件，于软件中输入系统运行的程序，系统运行的效果直接就能够于仿真软件中展示出来。本文对小数分频条件下实现换流前移后的实验结果应用的仿真系统为MATLAB/Siimulink仿真，为提升系统性能，仿真设计应用零式接法，同时于系统中从三相至交交变频器的驶入口添加变压器，实现三相变六相输出，这样就能够实现同一时间段内电压的波段显示之前的两倍数量。下图展示的是17/6小数分频下的仿真结果，仿真带载设定为10N，系统仿真结果显示0.9秒时控制系统就实现了稳定运行，驱动转速于0.2%以内变化，趋于平稳。通过仿真，可以得出于整数分频之间随意添加小数分频，利用该系统运作控制方式就能实现控制系统的平稳运行，也为理论界提供理论支持。

五、结语

本文对于井下液压伺服驱动控制系统的小数分频引发的系统运行不稳问题做出相关研究并提出了解决办法，即于小数分频中对换流波头的作用进行分析，发现实行换流统一前移达到对称换流波，对于保证自然环流下系统的正常稳定运行有利，并且运用仿真软件对理论体系进行仿真，实验结果表明此方法在保证井下液压伺服驱动控制系统的稳定运行上具有有效性。

参考文献

[1]刘振宇.井下液压伺服驱动控制系统研究[J].煤矿机械，2018，39（3）：139–140.

[2]赵升吨，魏树国，王军.液压伺服控制系统研究现状的分析[J].伺服控制，2006（6）：16–23.

伺服范文篇8

1.1超程

当进给运动超过由软件设定的软限位或由限位开关决定的硬限位时，就会发生超程报警，一般会在CRT上显示报警内容，根据数控系统说明书，即可排除故障，解除超程。

1.2爬行

一般是由于进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益过低及外加负载过大等因素所致。尤其要注意的是，伺服和滚珠丝杠连接用的联轴器，由于连接松动或联轴器本身的缺陷，如裂纹等，造成滚珠丝杠转动或伺服的转动不同步，从而使进给忽快忽慢，产生爬行现象。

1.3窜动

在进给时出现窜动现象，其可能原因有：1、接线端子接触不良，如紧固的螺钉松动；2、位置控制信号受到干扰；3、测速信号不稳定，如测速装置故障、测速反馈信号干扰等。如果窜动发生在正、反向运动的瞬间，则一般是由于进给传动链的反向间隙或者伺服系统增益过大引起。

1.4过载

当进给运动的负载过大、参数设定错误、频繁正、反向运动以及进给传动链润滑状态不良时，均会引起过载的故障。此故障一般机床可以自行诊断出来，并在CRT显示屏上显示过载、过热或过电流报警。同时，在进给伺服模块上用指示灯或者数码管显示驱动单元过载、过电流等报警信息。

1.5伺服电动机不转

当速度、位置控制信号未输出、或者使能信号（即伺服允许信号，一般为DC+24V继电器线圈电压）未接通以及进给驱动单元故障都会造成此故障。此时应测量数控装置的指令输出端子的信号是否正常，通过CRT观察I/O状态，分析机床PLC梯形图（或流程图），以确定进给轴的启动条件，观察如润滑、冷却等是否满足。如是进给驱动单元故障则用交换法，可判断出相应单元是否有故障。

2伺服进给系统常见故障典型案例分析

（1）一台配套FANUC7M系统的加工中心，进给加工过程中，发现Y轴有振动现象。

为了判定故障原因，将机床操作方式置于手动方式，用手摇脉冲发生器控制Y轴进给，发现Y轴仍有振动现象。在此方式下，通过较长时间的移动后，Y轴速度单元上OVC报警灯亮。证明Y轴伺服驱动器发生了过电流报警，根据以上现象，分析可能的原因如下：

①电动机负载过重；②机械传动系统不良；③位置环增益过高；④伺服电动机不良，等等。

维修时通过互换法，确认故障原因出在直流伺服电动机上。卸下Y轴电动机，经检查发现2个电刷中有1个的弹簧己经烧断，造成了电枢电流不平衡，使电动机输出转矩不平衡。另外，发现电动机的轴承亦有损坏，故而引起-轴的振动与过电流。更换电动机轴承与电刷后，机床恢复正常。

（2）一台配套FANUC6ME系统的加工中心。轴在运动时速度不稳.由运动到停止的过程中，在停止位置出现较大幅度的振荡，有时不能完成定位，必须关机后，才能重新工作。

分析与处理过程：仔细观察机床的振动情况，发现，X轴振荡频率较低，且无异常声。从振荡现象上看，故障现象与闭环系统参数设定有关，如：系统增益设定过高、积分时间常数设定过大等。

检查系统的参数设定、伺服驱动器的增益、积分时间电位器调节等均在合适的范围，且与故障前的调整完全一致，因此可以初步判断，轴的振荡与参数的设定与调节无关。为了进一步验证，维修时在记录了原调整值的前提下，将以上参数进行了重新调节与试验，发现故障依然存在，证明了判断的正确性。

在以上基础上，将参数与调整值重新回到原设定后，对伺服电动机与测量系统进行了检查。首先清理了测速发电机和伺服电动机的换向器表面，并用数字表检查测速发电机绕组情况。检查发现，该伺服电动机的测速发电机转子与电动机轴之间的连接存在松动，粘接部分已经脱开；经重新连接后，开机试验，故障现象消失，机床恢复正常工作。

（3）一台数控铣床，采用FUNAC6M系列三轴一体型伺服驱动器，开机后，X轴工作正常，但是手动移动Z轴，发现在较小范围内，Z轴可以运动，但继续移动Z轴，系统出现伺服报警。

分析和处理过程：根据故障现象，检查机床实际工作情况，发现开机后Z轴可以少量运动，不久温度迅速上升，表面发烫。

分析引起以上故障的原因，可能是机床电气控制系统故障或机械传动系统不良。为确定故障部位，考虑到本机床采用半闭环结构，维修时首先松开伺服与丝杠的连接，并再次开机实验，发现故障现象不变，故确认报警是由于电气控制系统不良引起。

由于机床Z轴伺服带有制动器，开机测量制动器的输入电压正常，在系统、驱动器关机的情况下，对制动器单独加入电源进行试验，手动转动Z轴，发现制动器松开，手动转动轴平稳、轻松，证明制动器工作良好。

为了进一步缩小故障部位，确认Z轴伺服的工作情况，维修时利用不同规格的X轴在机床侧进行互换实验，发现换上的同样出现发热现象，且工作时故障现象不变，从而排除了伺服本身原因。

为了确认驱动器的工作情况，维修时在驱动器侧，对Z轴的驱动器进行互换实验，即将X轴驱动器与Z轴伺服链接，Z轴驱动器与X轴连接。经实验发现故障转移到X轴，Z轴工作恢复正常

根据以上实验，乐意确认以下几点：

①机床机械传动系统正常，制动器工作良好；

②数控系统工作正常，因为当Z轴驱动器带动X轴时，机床无报警；

③Z轴伺服工作正常，因为将它在机床侧与X轴互换后，工作正常；

④Z轴驱动器工作正常，因为通过X轴驱动器在电柜侧互换，控制Z轴后，同样发生故障。

综合以上判断，可以确认故障是由于Z轴伺服的电缆连接引起的。

仔细检查伺服的电缆连接，发现该机床在出厂时电枢线连接错误，即驱动器的L/M/N端子未与插头的A/B/C连接端一一对应，相序存在错误，重新连接后，故障消失，Z轴可以正常工作。

（4）一台配套FUNAC6ME系统的加工中心，X轴在静止时机床工作正常，无报警；但在X轴运动过程中，出现振动，伴有噪声。

分析与处理过程：由于机床在X轴静止时机床工作正常，无报警，初步判定数控系统与驱动器无故障。考虑到X轴运动时定位正确，因此，进一步判定系统X位置环工作正常。检查X轴的振动情况，经观察发现，振动的频率与运动速度有关，运动速度快振动频率较高，运动速度慢则振动频率低，初步认为故障与速度反馈环节有关。分析引起以上故障可能的原因有：

①测速发电机不良；②测速发电机连接不良；③直流伺服电动机不良。

维修时首先检查X轴伺服电动机的测速发电机连接，未发现不良。检查X轴伺服电动机与内装式测速发电机，发现换向器表面积有较多的碳粉，用压缩空气进行清理后，故障未消除。进一步利用数字万用表，测量测速发电机换向片之间的电阻值，经比较后发现，有一对极片间的电阻值比其他各对极片间的电阻值大了很多，说明测速发电机绕组内部存在断路现象。更换新的测速发电机后，机床恢复正常。

伺服范文篇9

[关键词]数控系统伺服电机直接驱动

近年来，伺服电机控制技术正朝着交流化、数字化、智能化三个方向发展。作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。本文对其技术现状及发展趋势作简要探讨。

一、数控机床伺服系统

（一）开环伺服系统。开环伺服系统不设检测反馈装置，不构成运动反馈控制回路，电动机按数控装置发出的指令脉冲工作，对运动误差没有检测反馈和处理修正过程，采用步进电机作为驱动器件，机床的位置精度完全取决于步进电动机的步距角精度和机械部分的传动精度，难以达到比较高精度要求。步进电动机的转速不可能很高，运动部件的速度受到限制。但步进电机结构简单、可靠性高、成本低，且其控制电路也简单。所以开环控制系统多用于精度和速度要求不高的经济型数控机床。

（二）全闭环伺服系统。闭环伺服系统主要由比较环节、伺服驱动放大器，进给伺服电动机、机械传动装置和直线位移测量装置组成。对机床运动部件的移动量具有检测与反馈修正功能，采用直流伺服电动机或交流伺服电动机作为驱动部件。可以采用直接安装在工作台的光栅或感应同步器作为位置检测器件，来构成高精度的全闭环位置控制系统。系统的直线位移检测器安装在移动部件上，其精度主要取决于位移检测装置的精度和灵敏度，其产生的加工精度比较高。但机械传动装置的刚度、摩擦阻尼特性、反向间隙等各种非线性因素，对系统稳定性有很大影响，使闭环进给伺服系统安装调试比较复杂。因此只是用在高精度和大型数控机床上。

（三）半闭环伺服系统。半闭环伺服系统的工作原理与全闭环伺服系统相同，同样采用伺服电动机作为驱动部件，可以采用内装于电机内的脉冲编码器，无刷旋转变压器或测速发电机作为位置/速度检测器件来构成半闭环位置控制系统，其系统的反馈信号取自电机轴或丝杆上，进给系统中的机械传动装置处于反馈回路之外，其刚度等非线性因素对系统稳定性没有影响，安装调试比较方便。机床的定位精度与机械传动装置的精度有关，而数控装置都有螺距误差补偿和间隙补偿等项功能，在传动装置精度不太高的情况下，可以利用补偿功能将加工精度提高到满意的程度。故半闭环伺服系统在数控机床中应用很广。

二、伺服电机控制性能优越

（一）低频特性好。步进电机易出现低速时低频振动现象。交流伺服电机不会出现此现象，运转非常平稳，交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能，可检测出机械的共振点，便于系统调整。

（二）控制精度高。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。例如松下全数字式交流伺服电机，对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

（三）过载能力强。步进电机不具有过载能力，为了克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩，选型时需要选取额定转矩比负载转矩大很多的电机，造成了力矩浪费的现象。而交流伺服电机具有较强的过载能力，例如松下交流伺服系统中的伺服电机的最大转矩达到额定转矩的三倍，可用于克服启动瞬间的惯性力矩。

（四）速度响应快。步进电机从静止加速到额定转速需要200～400毫秒。交流伺服系统的速度响应较快，例如松下MSMA400W交流伺服电机，从静止加速到其额定转速仅需几毫秒。

（五）矩频特性佳。步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时转矩会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩。三、伺服电机控制展望

（一）伺服电机控制技术的发展推动加工技术的高速高精化。80年代以来，数控系统逐渐应用伺服电机作为驱动器件。交流伺服电机内是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高。目前交流伺服系统已在很大范围内取代了直流伺服系统。在当代数控系统中，交流伺服取代直流伺服、软件控制取代硬件控制成为了伺服技术的发展趋势。由此产生了应用在数控机床的伺服进给和主轴装置上的交流数字驱动系统。随着微处理器和全数字化交流伺服系统的发展，数控系统的计算速度大大提高，采样时间大大减少。硬件伺服控制变为软件伺服控制后，大大地提高了伺服系统的性能。例如OSP-U10/U100网络式数控系统的伺服控制环就是一种高性能的伺服控制网，它对进行自律控制的各个伺服装置和部件实现了分散配置，网络连接，进一步发挥了它对机床的控制能力和通信速度。这些技术的发展，使伺服系统性能改善、可靠性提高、调试方便、柔性增强，大大推动了高精高速加工技术的发展。

另外，先进传感器检测技术的发展也极大地提高了交流电动机调速系统的动态响应性能和定位精度。交流伺服电机调速系统一般选用无刷旋转变压器、混合型的光电编码器和绝对值编码器作为位置、速度传感器，其传感器具有小于1μs的响应时间。伺服电动机本身也在向高速方向发展，与上述高速编码器配合实现了60m/min甚至100m/min的快速进给和1g的加速度。为保证高速时电动机旋转更加平滑，改进了电动机的磁路设计，并配合高速数字伺服软件，可保证电动机即使在小于1μm转动时也显得平滑而无爬行。

（二）交流直线伺服电机直接驱动进给技术已趋成熟。数控机床的进给驱动有“旋转伺服电机＋精密高速滚珠丝杠”和“直线电机直接驱动”两种类型。传统的滚珠丝杠工艺成熟加工精度较高，实现高速化的成本相对较低，所以目前应用广泛。使用滚，珠丝杠驱动的高速加工机床最大移动速度90m/min，加速度1.5g。但滚珠丝杠是机械传动，机械元件间存在弹性变形、摩擦和反向间隙，相应会造成运动滞后和非线性误差，所以再进一步提高滚珠丝杠副移动速度和加速度比较难了。90年代以来，高速高精的大型加工机床中，应用直线电机直接驱动进给驱动方式。它比滚珠丝杠驱动具有刚度更高、速度范围更宽、加速特性更好、运动惯量更小、动态响应性能更佳，运行更平稳、位置精度更高等优点。且直线电机直接驱动，不需中间机械传动，减小了机械磨损与传动误差，减少了维护工作。直线电机直接驱动与滚珠丝杠传动相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大达10g，刚度提高7倍，最高响应频率达100Hz，还有较大的发展余地。当前，在高速高精加工机床领域中，两种驱动方式还会并存相当长一段时间，但从发展趋势来看，直线电机驱动所占的比重会愈来愈大。种种迹象表明，直线电机驱动在高速高精加工机床上的应用已进入加速增长期。

参考文献：

[1]《交流伺服电机控制技术的研究》，中国测试技术，郑列勤，2006.5.

伺服范文篇10

在实际开采作业过程中，抽油机受油井的井深、油质、杂质、含沙量、含水量等诸多客观因素的影响，须调整作业冲次、冲程，甚至更换电机、改变电机的功率；同时，由于油田所处地理位置、纬度的不同，以及所处地区的气候等自然因素，也会对开采作业产生影响，要求抽油机根据实际工况进行相应的速度调整。

鉴于以上所述油田抽油机的技术要求以及使用的社会效益，抽油机对电机控制系统的基本要求是：

☆大范围的、稳定可靠的无级调速；

☆具有比较显著的节电效果。

一、IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜

IMS系列伺服控制器是时光科技有限公司研制、开发的拥有自主知识产权的交流异步电机伺服控制器。其控制对象是普通的三相交流异步电机，控制精度达到同步伺服电机的控制水平。IMS系列伺服控制器调速范围广，定位精度高，低速转矩大，软件功能完善。字串5

针对油田工作的实际需求，时光公司研制了IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜。此伺服控制柜结合抽油机的运行工况和油井的实际情况，及时地、自动地调整电机的运行速度、加速度、扭矩等参数，使原有拖动电机在高效、节能状态进行工作。

通过在中原、胜利、辽河油田的实际应用，证明了IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜可以简便而安全的进行调速操作，大大降低了现场操作人员的工作强度，提高了生产效率，并取得了明显的节能效果。

（一）IMS伺服控制柜的构成

IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜构成情况如下图所示：

图IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜构成图

（二）IMS伺服控制柜的特点

IMS系列油田抽油机伺服调速节能控制柜具有如下特点：

1、交-直-交的主电路

IMS伺服控制柜先将输入的三相50Hz交流电变为直流，再逆变为频率、电压有效值可调的三相交流电供给拖动电机。字串4

2、大范围的速度控制

IMS系列伺服控制柜采用伺服控制，可准确、大范围地控制电机的转速，速度控制范围为0-1500r.p.m，速度控制精度为0.3r.p.m。

3、三倍额定转矩的过载能力

IMS系列伺服控制柜在零至额定转速范围内具有恒转矩输出特性，并具有3倍额定转矩的过载能力。因此，在很低的转速下，电机也可输出额定转矩并具有300%的过载能力。

4、低速大转矩的控制特性

IMS系列伺服控制柜在抽油机电机启动的过程中，可以驱动电机输出足够的转矩。从而在转速从0上升到设定值过程中，使电流平稳，实现了真正的“软启动”。

5、下慢上快的速度控制

IMS系列伺服控制柜通过速度与转矩的可解耦以及独立控制，实现了对抽油冲程下慢上快的速度控制。

6、具有内部软PLC功能，可对转矩进行检测和控制。

（三）IMS伺服控制柜的优势

根据IMS系列伺服控制柜的设计原理、控制特点以及应用实例的分析，油田抽油机配备IMS系列伺服调速节能控制柜，具有如下优势：字串7

1、调速操作简便

由于IMS系列伺服调速节能控制柜具有大范围、连续调速的特点，只需调

整一个旋钮即可实现连续、稳定的调速功能，满足抽油机调整冲次的要求。对于现场操作人员而言，操作极为简便。

2、降

低作业强度

使用IMS系列节能伺服控制柜调速操作简便，无需在作业过程中更改抽油机及配套设备的机械结构，大大降低了现场工人的作业强度。

3、提高生产效率

使用IMS系列节能伺服控制柜，在作业过程中无需停机进行调整；控制柜具有的抽油冲程下慢上快的速度控制，提高了抽油机的出油量。这些因素，均提高了抽油机的生产效率。

4、节能效果显著

根据实际应用统计数据计算，IMS系列节能伺服控制柜具有显著的节能效

果。相对而言，对于高产油井即抽油机负载越大、冲次频率越低，节电效果越明显：当抽油机冲次频率低于2.5次/分，节电率高达75%以上。针对负荷较轻的油井，可根据IMS系列节能伺服控制柜具有的软启动功能，采用以较小功率的电机取代原有电机的解决方案，同样可以取得较为显著的节能效果。

字串3

二、结论

IMS系列油田伺服调速节能控制柜正是顺应油田抽油机对电机控制系统的基本要求而研制生产的，弥补了目前普遍采用的抽油机调速方案存在的缺陷,实现了：