伺服電機(jī)和伺服控制器的原理是什么？伺服電機(jī)扭矩控制問題介紹,！
伺服的結(jié)構(gòu)是怎樣的,？一個(gè)最簡(jiǎn)易的伺服控制單元，就是一個(gè)伺服電機(jī)加伺服控制器,，今天就來解析下伺服電機(jī)與伺服控制器,。
電機(jī)動(dòng)作的原理
右手螺旋法則（安培定則）——通電生磁
安培定則，也叫右手螺旋定則,，是表示電流和電流激發(fā)磁場(chǎng)的磁感線方向間關(guān)系的定則,。通電直導(dǎo)線中的安培定則：用右手握住通電直導(dǎo)線，讓大拇指指向電流的方向,，那么四指的指向就是磁感線的環(huán)繞方向,；通電螺線管中的安培定則：用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致,，那么大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極,。
弗來明左手法則——磁生力
確定載流導(dǎo)線在外磁場(chǎng)中受力方向的定則,。又稱電動(dòng)機(jī)定則。左手平展,，大拇指與其余4指垂直,，手心沖著N級(jí)，4指為電流方向,，大拇指為載流導(dǎo)線在外磁場(chǎng)中受力方向,。
DC伺服馬達(dá)結(jié)構(gòu)
伺服控制單元
SERVO語源自拉丁語，原意為“奴隸”的意思,，指經(jīng)由閉環(huán)控制方式達(dá)到一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的位置,，扭矩，速度或加速度的控制,，是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行單元,，是把上位控制器的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出,。
1.控制器：動(dòng)作指令信號(hào)的輸出裝置。
2.驅(qū)動(dòng)器：接收控制指令,，并驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的裝置,。
3.伺服馬達(dá)：驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象、并檢出狀態(tài)的裝置,。
伺服馬達(dá)的種類
伺服馬達(dá)的種類,，大致可分成以下三種：
1.同步型：采用永磁式同步馬達(dá),，停電時(shí)發(fā)電效應(yīng),，因此剎車容易，但因制程材料上的問題,，馬達(dá)容量受限制,。〔回轉(zhuǎn)子：永久磁鐵,；固定子：線圈〕
2.感應(yīng)型：感應(yīng)形馬達(dá)與泛用馬達(dá)構(gòu)造相似,，構(gòu)造堅(jiān)固、高速時(shí)轉(zhuǎn)矩表現(xiàn)良好,，但馬達(dá)較易發(fā)熱,，容量(7.5KW以上)大多為此形式?；剞D(zhuǎn)子,、固定子皆為線圈〕
3.直流型：直流伺服馬達(dá)，有碳刷運(yùn)轉(zhuǎn)磨耗所產(chǎn)生粉塵的問題,，于無塵要求的場(chǎng)所就不宜使用,，以小容量為主?！不剞D(zhuǎn)子：線圈,；固定子：永久磁鐵；整流子：磁刷〕
SM同步形伺服馬達(dá)
特長(zhǎng)優(yōu)點(diǎn)：1.免維護(hù),。2.耐環(huán)境性佳,。3.轉(zhuǎn)矩特性佳，定轉(zhuǎn)矩,。4.停電時(shí)可發(fā)電剎車,。5.尺寸小、重量輕,。6.高效率,。
缺點(diǎn)：1.AMP較DC形構(gòu)造復(fù)雜。2.MOTOR及AMP必需1：1搭配使用,。3.永久磁石有消磁的可能,。
IM感應(yīng)形伺服馬達(dá)
特長(zhǎng)優(yōu)點(diǎn)：1.維護(hù)容易,。2.耐環(huán)境性佳。3.高速時(shí),，轉(zhuǎn)矩特性佳,。4.可制做大容量，效率佳,。5.構(gòu)造堅(jiān)固,。
缺點(diǎn)：1.小容量機(jī)種，效率差,。2.AMP較DC形構(gòu)造復(fù)雜,。3.停電時(shí)，無法動(dòng)態(tài)剎車,。4.隨溫度變動(dòng)影響特性,。5.AMP與MOTOR必需1：1使用。
DC直流形伺服馬達(dá)
特長(zhǎng)優(yōu)點(diǎn)：1.伺服驅(qū)動(dòng)器構(gòu)造簡(jiǎn)單,。2.停電時(shí)可發(fā)電剎車,。3.體積小、價(jià)格低,。4.效率佳,。
缺點(diǎn)：1.整流子外圍需定期保養(yǎng)。2.碳刷磨耗產(chǎn)生(碳粉),，無法應(yīng)用于要求凊絜的場(chǎng)所,。3.因整流器碳刷的問題，高速時(shí)轉(zhuǎn)矩差,。4.永久磁石有消磁的可能,。
伺服的控制原理
伺服系統(tǒng)的最大特色：透過回饋信號(hào)的控制方式〔可做指令值與目標(biāo)值的比較，因而大幅減少誤差狀況〕,。
何謂回饋信號(hào)：向控制對(duì)象下達(dá)指令后,，正確的追蹤并查明現(xiàn)在值，且隨時(shí)回饋控制內(nèi)容的偏差值,、待目標(biāo)物到達(dá)目的地后,，回饋位置值，如此反復(fù)動(dòng)作,。
控制流程：檢測(cè)機(jī)械本體之位置檢出,，回路為封閉系統(tǒng)，稱之為全閉回路,。相反,，檢測(cè)馬達(dá)軸端之回路系統(tǒng)就稱為半閉回路。
伺服驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部構(gòu)成
整流部：通過整流部，將交流電源變?yōu)橹绷麟娫?，?jīng)電容濾波,，產(chǎn)生平穩(wěn)無脈動(dòng)的直流電源。
逆變部：由控制部過來的SPWM信號(hào),，驅(qū)動(dòng)IGBT,，將直流電源變?yōu)镾PWM波形，以驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī),。
控制部分：伺服單元采用全數(shù)字化結(jié)構(gòu),，通過高性能的硬件支持，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的軟件化,，現(xiàn)在所有的伺服已采用（DSP數(shù)字信號(hào)處理）芯片,，DSP，能夠執(zhí)行位置,、速度,、轉(zhuǎn)矩和電流控制器的功能,。給出PWM信號(hào)控制信號(hào)作用于功率驅(qū)動(dòng)單元,，并能夠接收處理位置與電流反饋，具有通訊接口,。
編碼器：伺服電機(jī)配有高性能的轉(zhuǎn)角測(cè)量編碼器,，可以精確測(cè)量轉(zhuǎn)子的位置與電機(jī)的轉(zhuǎn)速，
逆變器采用新型電力電子半導(dǎo)體器件目前,，伺服控制系統(tǒng)的輸出器件越來越多地采用開關(guān)頻率很高的新型功率半導(dǎo)體器件,，主要有大功率晶體管（GTR）、功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）和絕緣門極晶體管（IGPT）等,。這些先進(jìn)器件的應(yīng)用顯著地降低了伺服單元輸出回路的功耗,，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，降低了運(yùn)行噪聲,。尤其值得一提的是,，最新型的伺服控制系統(tǒng)已經(jīng)開始使用一種把控制電路功能和大功率電子開關(guān)器件集成在一起的新型模塊，稱為智能控制功率模塊,。這種器件將輸入隔離,、能耗制動(dòng)、過溫,、過壓,、過流保護(hù)及故障診斷等功能全部集成于一個(gè)不大的模塊之中。其輸入邏輯電平與TTL信號(hào)完全兼容,，與微處理器的輸出可以直接接口,。它的應(yīng)用顯著地簡(jiǎn)化了伺服單元的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了伺服系統(tǒng)的小型化和微型化。
伺服電機(jī)扭矩控制問題
伺服進(jìn)行扭矩控制,，有一種就是當(dāng)扭力越來越大,，伺服速度越來越慢，還有一種是扭力越大伺服速度越來越快,，當(dāng)達(dá)到設(shè)定扭力時(shí)保持速度,。有兩種負(fù)載用扭矩控制，一種是當(dāng)速度越快扭力越大,，這時(shí)采用扭力控制的話是不是會(huì)自動(dòng)降低速度來把輸出扭力降為設(shè)定的扭力;還有一種是速度越快扭力越小,，這時(shí)采用扭力控制的話是不是會(huì)自動(dòng)加快速度把扭力降為設(shè)定的扭力?
1、扭矩控制,，就是電機(jī)電流的控制,，電機(jī)電流的大小決定負(fù)載力矩，是電機(jī)拖動(dòng)負(fù)載時(shí)電機(jī)自己控制的;
2,、當(dāng)速度越快扭力越小的負(fù)載,，隨著速度的增大負(fù)載力矩減小，電機(jī)電流會(huì)自動(dòng)減小;
3,、速度的控制,，就是電機(jī)電源頻率、電壓的控制,，通過變頻器人為可以控制;
4,、當(dāng)速度越快扭力越大的負(fù)載，例如水泵,、風(fēng)機(jī)負(fù)載,，隨著速度的提高力矩增大電流自動(dòng)增大;
5、這里特別要注意一點(diǎn),，負(fù)載力矩小,，電機(jī)的電流就減小，減小電機(jī)轉(zhuǎn)矩,，拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng),，這個(gè)過程是電機(jī)的本能，不是別人控制的,，誰也控制不了!
6,、這里特別要注意一點(diǎn)，負(fù)載力矩大,，電機(jī)的電流就增大,，增大電機(jī)轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng),，這個(gè)過程是電機(jī)的本能,，不是別人控制的,，誰也控制不了!
7、電機(jī)的電流閉環(huán)控制時(shí),，負(fù)載力矩小,，電流不能低于給定值，電機(jī)的頻率,、電壓會(huì)自動(dòng)上升,，增大負(fù)載速度增大負(fù)載力矩;
8、電機(jī)的電流閉環(huán)控制時(shí),，負(fù)載力矩大,，電流不能超過給定值，電機(jī)的頻率,、電壓會(huì)自動(dòng)下降速度下降,，降低負(fù)載力矩;
9、如果碰到減速力矩增大的負(fù)載,，電流閉環(huán)控制的結(jié)果肯定是到停車;
10,、如果碰到增速力矩減小的負(fù)載，電流閉環(huán)控制的結(jié)果肯定是到電機(jī)同步最高或發(fā)電運(yùn)行,。
