項目一任務一：認識伺服系統(tǒng)(定義,結(jié)構(gòu)組成,分類,發(fā)展).ppt

1、項目一：伺服系統(tǒng)的認知,（大腦）,（手）,（籃球）,輸出量,籃球 落點位 置,預設(shè)籃球位置,投擲力,籃球落點位置與哪些因素有關(guān)？,（眼睛）,-,投籃過程圖解,輸入量,籃球落點位置,預設(shè)籃球位置,人體控制系統(tǒng),當你一走近感應玻璃門，它就會自動向左右打開；你一走遠，它又自動關(guān)上。這是靠（ ）感應到人來的。,A.震動 B. 人的移動 C. 紫外線 D. 紅外線,D,（控制電路）,（電動機）,（自動門）,輸入量,（人熱輻射發(fā)出的信號）,輸出量,門的狀態(tài) （開或閉）,這就是日常生活中的一個簡單的控制系統(tǒng)。,門的狀態(tài) （開或閉）,人熱輻射：紅外線,電飯煲,空調(diào),電冰箱,蔬菜大棚,電風扇,臺燈、感應燈,你還

2、能舉出你身邊其他有關(guān)控制的例子嗎？,自動控制技術(shù)，是20世紀發(fā)展最快、影響最大的技術(shù)之一，也是21世紀最重要的高技術(shù)之一。今天，技術(shù)、生產(chǎn)、軍事、管理、生活等各個領(lǐng)域，都離不開自動控制技術(shù)。,生產(chǎn)過程的自動控制發(fā)展為例,自動控制系統(tǒng)(automatic control systems),是在無人直接參與下可使生產(chǎn)過程或其他過程按期望規(guī)律或預定程序進行的控制系統(tǒng)。,簡稱自控系統(tǒng)。,伺服運動控制系統(tǒng)，在自動控制系統(tǒng)中，把輸出量能以一定準確度跟隨輸入量的變化而變化的系統(tǒng)稱為隨動系統(tǒng)。,伺服運動控制系統(tǒng)（伺服系統(tǒng)）也叫隨動系統(tǒng)。,自動控制系統(tǒng),伺服系統(tǒng),伺服系統(tǒng),位置,狀態(tài),.,伺服系統(tǒng)使物體的位置、

3、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入指令的要求而做出快速、平滑、精確地響應的自動控制系統(tǒng)。,從控制原理層面,位移,速度,加速度,伺服系統(tǒng)專指被控制量(輸出量)是機械位移或速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的機械位移(轉(zhuǎn)角)準確地跟隨輸入的位移(轉(zhuǎn)角)。,從行業(yè)角度：如機電,伺服的任務就是要求執(zhí)行機構(gòu)能夠快速、平滑、精確地執(zhí)行上位控制裝置的指令要求。,從控制任務層面：,伺服系統(tǒng)的基本概念,總之： 伺服系統(tǒng)是指經(jīng)由閉環(huán)控制方式達到一個機械系統(tǒng)的位置、速度或加速度的控制； 伺服的任務就是要求執(zhí)行機構(gòu)能夠快速、平滑、精確地執(zhí)行上位控制裝置的指令要求，從而獲得精確的位置、速度及動力輸出的隨動系統(tǒng)或自動跟

4、蹤系統(tǒng)。,二、伺服系統(tǒng)的應用,早期：伺服系統(tǒng)主要用于國防軍工，如火炮的控制， 船艦、飛機的自動駕駛，導彈發(fā)射等； 后來：逐漸推廣到國民經(jīng)濟的許多部門如：自動機床、無線跟蹤控制等； 目前：在機床工具、包裝、紡織印刷、電子設(shè)備等行業(yè)的應用相對較多，尤以在機床行業(yè)上的應用最為廣泛。,三、伺服系統(tǒng)的發(fā)展,伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從： 液壓 氣動 電氣化的過程； 由伺服電機、反饋裝置和控制器組成的電氣伺服系統(tǒng)已經(jīng)走過了近50個年頭。電氣伺服系統(tǒng)根據(jù)所驅(qū)動的電機類型分為直流（DC）和交流（AC）伺服系統(tǒng)。,20世紀50年代，無刷電機和直流電機實現(xiàn)了產(chǎn)品化，并在計算機外圍設(shè)備和機械設(shè)備上獲得了廣泛的應用。 20

5、世紀70年代是直流伺服電機應用最廣泛的時代。但直流伺服電機存在機械結(jié)構(gòu)復雜、維護工作量大等缺點，在運行過程中轉(zhuǎn)子容易發(fā)熱，影響了與其連接的其他機械設(shè)備的精度；難以應用到高速及大容量的場合，機械換向器則成為直流伺服驅(qū)動技術(shù)發(fā)展的瓶頸。,從20世紀70年代后期到80年代初期， 隨著微處理器技術(shù)、大功率高性能半導體功率器件技術(shù)與電機永磁材料制造工藝的發(fā)展及其性能價格比的日益提高； 交流伺服技術(shù)交流伺服電機和交流伺服控制系統(tǒng)逐漸成為主導產(chǎn)品。 交流伺服電機克服了直流伺服電機存在的電刷、換向器等機械部件所帶來的各種缺點，特別是交流伺服電機的過負荷特性和低慣性體現(xiàn)出了交流伺服系統(tǒng)的優(yōu)越性。,為什么伺服系統(tǒng)

6、會比一般自控系統(tǒng)的的精度高，響應快，控制更靈活呢？,伺服系統(tǒng)是反饋控制系統(tǒng)，那反饋又是什么？,Go on,（控制電路）,（電動機）,（自動門）,輸入量,（人熱輻射發(fā)出的信號）,輸出量,門的狀態(tài) （開或閉）,感應自動門控制系統(tǒng)原理圖,被控對象,執(zhí)行器,控制器,控制器,執(zhí)行器,被控對象,（定時器）,（進水閥門）,（游泳池）,輸入量,輸出量,游泳池水位,設(shè)定注水時間,游泳池定時注水系統(tǒng)原理圖,被控對象,執(zhí)行器,控制器,控制器,執(zhí)行器,被控對象,：是對接收到的信號進行變換處理，以控制執(zhí)行元件按要求動作。,控制器,執(zhí)行器,被控對象,：按控制信號的要求，將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機械能，驅(qū)動被控對象工作

7、。,：執(zhí)行動作的最后單元。,計算機或PID控制電路,：電機,機械手臂、機床運動軸等,（大腦）,（手）,（籃球）,輸入量,輸出量,籃球落 點位置,預設(shè)籃球位置,（眼睛）,-，+,投籃過程圖解,控制器,執(zhí)行器,被控對象,檢測裝置,檢測裝置：能夠?qū)敵鲞M行測量并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱的裝置，一般包括傳感器（光電編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器）和轉(zhuǎn)換電路。,輸入量,輸出量,大腦,控制器,執(zhí)行器,被控對象,檢測裝置,比較器：將輸入的指令信號與系統(tǒng)的反饋信號進行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號的環(huán)節(jié)。通常由專門的電路或計算機來實現(xiàn)。,比較器,控制電路,加熱/制冷元件,花房,花房溫度,溫度傳感器,設(shè)定的溫度,溫室

8、控溫圖解,檢測裝置,被控對象,比較器,控制器,執(zhí)行器,伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成,伺服系統(tǒng)的分類,按被控量參數(shù)特性分類：可分為位移、速度、力矩等各種伺服系統(tǒng)；,按驅(qū)動元件類型,氣動伺服系統(tǒng),電氣伺服系統(tǒng),液壓伺服系統(tǒng),步進電機控制,直流伺服系統(tǒng),交流伺服系統(tǒng),二、伺服系統(tǒng)的分類,按控制原理,開環(huán)伺服系統(tǒng),閉環(huán)伺服系統(tǒng),半閉環(huán)伺服系統(tǒng),輸入量,輸出量,控制器,執(zhí)行器,被控對象,檢測裝置,比較器,-，+,（檢測）反饋單元,（檢測）反饋裝置,輸出量,控制器,執(zhí)行器,被控對象,輸入量,開環(huán)伺服系統(tǒng),系統(tǒng)發(fā)出指令脈沖經(jīng)過驅(qū)動電路變換與放大，傳給步進電機。步進電機每接收一個指令脈沖，就旋轉(zhuǎn)一個角度，再通過齒輪副（

9、絲杠螺母副）帶動機床工作臺移動。,1. 無檢測反饋裝置； 2. 加工精度低、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低； 3. 適用于對精度和速度要求不高的經(jīng)濟型、中小型數(shù)控系統(tǒng)。,開環(huán)伺服系統(tǒng)特點,工作臺,直接測量移動部件的實際位移。,裝在移動部件上,裝在電機或絲杠的端頭,檢測角位移，間接獲得工作臺的位移,閉環(huán),半閉環(huán),閉環(huán)伺服系統(tǒng),將位置檢測裝置裝在移動部件上，直接測量移動部件的實際位移來進行位置反饋的進給系統(tǒng)稱為閉環(huán)伺服系統(tǒng)。,閉環(huán)伺服系統(tǒng)特點,1、由于它將機械傳動機構(gòu)部分如絲杠、螺母副等慣性環(huán)節(jié)放在閉環(huán)內(nèi)，所以系統(tǒng)在設(shè)計、調(diào)試時比較麻煩； 2、位置環(huán)內(nèi)的許多機械傳動環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。,1. 精度高，取決于檢測裝置的精度，與傳動鏈的誤差無關(guān)； 2. 系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和調(diào)試都相當困難； 3. 適用于大型或比較精密的數(shù)控設(shè)備。,閉環(huán)伺服系統(tǒng)特點,半閉環(huán)伺服系統(tǒng),有位置檢測裝置，且裝在電機或絲杠的端頭，檢測角位移，間接獲得工作臺的位移。,1、絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運動誤差難以消除； 2、半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機械傳動環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能。,半