交流伺服电机原理及原理图
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摘要: 交流伺服电动机原理 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W 三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度 ...
内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W 三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。
交流伺服电动机定子的构造基本上与分相式单相相似，如图1 所示。其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf 上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。
交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子，如图2 所示。空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。
图1 交流伺服电动机原理图
图2 空心杯形转子伺服电动机结构
交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。
交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点：
1、起动转矩大
由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。
图3 伺服电动机的转矩特性
2、运行范围较广
如图3 所示，较差率S 在0 到1 的范围内伺服电动机都能稳定运转。
3、无自转现象
正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（T1－S1、T2－S2 曲线）以及合成转矩特性（T－S 曲线）如图4 所示，与普通的单相异步电动机的转矩特性（图中T′－S 曲线）不同。这时的合成转矩T 是制动转矩，从而使电动机迅速停止运转。
图4 伺服电动机单相运行时的转矩特性
图5 是伺服电动机单相运行时的机械特性曲线。负载一定时，控制电压Uc 愈高，转速也愈高，在控制电压一定时，负载增加，转速下降。
图5 伺服电动机的机械特性
交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。当频率为50Hz，电压有36V、110V、220、380V；当电源频率为400Hz，电压有20V、26V、36V、115V等多种。
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。
交流伺服电动机运行平稳、噪音小。但控制特性是非线性，并且由于转子电阻大，损耗大，效率低，因此与同容量直流伺服电动机相比，体积大、重量重，所以只适用于0.5-100W的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。
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伺服电机怎么确定用速度环、力矩环还是位置环
请问伺服电机怎么确定用速度环、力矩环还是位置环，判断依据是什么，各有什么优势，感谢坛中高人。
交流伺服电机位置控制方式、速度控制方式、转矩控制方式的原理都是对其控制绕组提供合适的控制电压进行控制的。 至于位置控制、速度控制和转矩控制则是具体控制对象的问题。将交流伺服电机分别与控制位置、速度和转矩的机构连接就可分别对位置、速度和转矩进行控制。但问题主要在向交流伺服电机控制绕组提供控制电压的调节器。这些调节器的调节规律根据不同的要求进行设计，可实现PID控制、模糊控制、最优控制等。这主要是自动控制方面的内容了。
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这是在网上找的一些资料，不是太详细，群里好像还是机械的高人比较多啊。希望电气传动这个板块也能红火起来啊。毕竟现在机械离开了电，就少了很多搞头了。
伺服就是一个提供闭环反馈信号来控制位置和转速. 0 i9 T( \7 P! }* Y
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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. , Q0 j5 u, N& V% V
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1.伺服电机为什么不会丢步？ ) O. s1 [0 y( ^5 z
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。 $ ^; L1 S9 H2 r, U
2.对伺服电机进行机械安装时，应特别注意什么？ $ ^- v: w2 a! H3 j&&@" @
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。
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3.如何调节伺服电机，调节伺服电机有几种方式？ ) c+ H7 Z* z& t7 y6 Y
答：使用Twin Line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？ ! H% k+ v% Q# o0 c&&D
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； " C&&`* o7 h) @( O
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。 & B; v6 q&&r. M; k- U0 S) J
5.用脉冲方式控制伺服电机的优点? & h3 B1 J/ H8 g2 ?5 J# N8 S
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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。 & J, a, l. }. C&&O
(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。 ! H6 b/ M: u3 L- d+ u5 k7 N
(2)控制的快速性速度不高。 % A& [& E. Q- S4 a% d
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6.伺服驱动器的“4”号报警是什么意思，? * i) v" J9 r6 p. M6 Y8 I
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。 4 R, M&&G: K* t, U* w' v) I. o
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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。 " \4 {&&f% X) w% E+ w&&C! \
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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。 &&l, k! {&&W: J* I. O/ J( _
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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。 4 H; o% u8 ?. l, F" T: f
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9.伺服电机通电以前应做哪些检查工作？
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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。
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伺服驱动系统（Servo System）简称伺服系统，是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，例如数控机床等。使用在伺服系统中的驱动电机要求具有响应速度快、定位准确、转动惯量（使用在机电系统中的伺服电机的转动惯量较大，为了能够和丝杠等机械部件直接相连。伺服电机有一种专门的小惯量电机，为了得到极高的响应速度。但这类电机的过载能力低，当使用在进给伺服系统中时，必须加减速装置。转动惯量反映了系统的加速度特性，在选择伺服电机时，系统的转动惯量不能大于电机转动惯量的3倍。）较大等特点，这类专用的电机称为伺服电机。当然，其基本工作原理和普通的交直流电机没有什么不同。该类电机的专用驱动单元称为伺服驱动单元，有时简称为伺服，一般其内部包括电流、速度和/或位置闭环。 ) U' u5 ], w5 s
伺服（Servo)是一个性能上的名词，一般只要主令和控制结果的近似达到了一定高的程度就能称为伺服，这和机器的结构没有直接的关系。例如伺服系统都没有精确的惯量匹配的范围，这是因为惯量匹配的结果只要不影响控制对象对主令跟随或影响不大就好了，跟具体是3还是3.5没有关系。伺服系统也不一定是电机系统，有的气动系统就称为气动伺服。
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伺服系统本质上是一种随动系统。只不过被控量是位移或是其对时间的导数。如果要问什么是随动系统，就是一个系统的输出尽可能以最快，最精确的方式复现输入信号。其衡量的指标有超调量、延迟。
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伺服，顾名思义，就是伺候服务，别人叫干什么就干什么，干的越好就伺服水平就越高，在控制领域也一样，执行输入信号越快越真实，其伺服控制系统的水平也越高。
简介： 一般伺服都有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式 。想知道的就是这三种控制方式具体根据什么来选择的? 速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具 ...& & 一般伺服都有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式 。想知道的就是这三种控制方式具体根据什么来≡竦腫/SIZE]? ) o# v/ p( F% r&&h&&l, w. U$ ^2 T' j
速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。 & _5 h! m" m2 P) ]
& &&&如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。
　 如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。 + M5 j! V$ ?/ Y# G& F& f$ v8 p9 o
　 就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。 ' ]$ U3 Q. ~, _
　 对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。
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换一种说法是：
1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。 0 P, k' P. N6 {/ G6 n
应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。
2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。 + B% l& o) W0 W) [. H* _
应用领域如数控机床、印刷机械等等。
3、速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加了整个系统的定位精度。
gebala 网友好！
这道题你自问自答了。
但你也说了，这些是你从网上找来转帖上来的。不知你是否真的理解了。6 q" D! N! o, C&&p# p
如果，你能找出三个实例并在原理上做以说明，才能说是真正的理解了。) }: U/ `# P/ j: C
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syw&&090531---04.29
楼主说的是伺服电机的三种控制方式：位置控制，速度控制和力矩控制。4 A$ L& e/ h/ C6 z) t# f
具体用那种方式，取决于控制目的。$ }2 [# }3 K) g! x
比如，数控机床的进给轴用的位置控制方式；主轴在大部分情况下用的是速度控制方式。某些特殊的要求，比如要求恒压力（张力）则采用力矩控制方式。
从控制的角度讲，从外到内才是你说的三环：位置环-----速度环-------电流环。2 }0 Q2 t3 I. O5 [- }
一般来说，运动控制时大部分会采用PI控制，而不是PID控制.
SYW开门造车 元帅 你好
我现在正在调伺服，目前的控制卡用的是PMAC，速度环和力矩环都用了，有一些区别，但还不是太明白，正在努力学习。写这个贴主要就是想活跃下咱们这个版本的氛围，多多促进我们这些在机械行业搞电控的兄弟姐妹的专业素养，起个抛砖引玉的作用吧。还希望各位达人多多共享自己的经验。等我调试好了，有空再发帖。
syw开门造车
螺旋线网友看样子是高人，不知能不能代我向开门造车网友举几个实例，当然是尽量详细点好咯，呵呵，先谢谢了。
本帖最后由 syw开门造车 于
07:27 编辑 ( n: i) [: y, L4 d# n1 p
gebala 网友好！) e% L! d- l/ x8 Y, K0 i4 Z
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例题到处都是，举命题一例：1 B! Z) `% t+ F( q! W& c. ~) c* B
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1、用伺服电机做一个有10个站台的“轨道动车组”动态模型，用于一大型城区模型。7 \( x9 k+ H, R, s' W
2、模型正面截面尺寸==150MM.X.150MM.。其它整体感观效果，以此按比例类推。, `& m0 m& c& u$ E* z4 w0 t
3、要求：动车组从起动到高速运行，再从高速运行状态至下一站停此，过度平稳。
4、从A站到B站定位精度10MM.。
5、占地面积可根据展区占地面积的间隙，任你自由穿梭、使用。
6、“轨道动车组”高速动态运行时，感观效果要与整体模型的参照物尽可能的协调。% v$ W0 n" |. y2 T3 I2 ]
此例题中“伺服电机中的速度环、力矩环和位置环”都要用到。
你能解释清楚了，你也就明白了。+ P7 P. V7 V' e
syw&&090601---06.58
开门造车元帅过来时高人，最近一直在研究，但还是说不太明白，还请元帅指点。我辈多多努力
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