伺服控制系統(tǒng)有哪些分類和優(yōu)勢,？伺服電機(jī)在雕刻機(jī)上應(yīng)用介紹！

伺服控制系統(tǒng)作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的控制系統(tǒng)之一，是工業(yè)自動化不可缺少的基礎(chǔ)技術(shù)。位置伺服控制系統(tǒng),，一般是以足夠的位置控制精度(定位精度)、位置跟蹤精度(位置跟蹤誤差)和足夠快的跟蹤速度作為它的主要控制目標(biāo),。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要求能以一定的精度隨時(shí)跟蹤指令的變化,，因而系統(tǒng)中伺服電動機(jī)的運(yùn)行速度常常是不斷變化的。故伺服系統(tǒng)在跟蹤性能方面的要求一般要比普通調(diào)速系統(tǒng)高且嚴(yán)格得多,。由于直流電動機(jī)存在電刷和換向器的限制,，以及直流伺服系統(tǒng)生產(chǎn)、維護(hù)成本高,。伴隨著新的控制器件和電機(jī)控制方法的出現(xiàn),，伺服系統(tǒng)的已經(jīng)廣泛地替代了直流伺服系統(tǒng),。下面?小編為您介紹伺服電機(jī)的分類及優(yōu)勢,。

1伺服系統(tǒng)分類

伺服系統(tǒng)根據(jù)處理信號的方式不同,，大致可以分為數(shù)字模擬混合式伺服、模擬式伺服和全數(shù)字式伺服,；若根據(jù)所使用的伺服電動機(jī)的種類不同,，又可分為三種：一種是用永磁同步伺服電動機(jī)構(gòu)成的伺服系統(tǒng)，包括方波永磁同步電動機(jī)（無刷直流機(jī)）伺服系統(tǒng)和正弦波永磁同步電動機(jī)伺服系統(tǒng),；另一種是用鼠籠型異步電動機(jī)構(gòu)成的伺服系統(tǒng),。二者的不同之處在于永磁同步電動機(jī)伺服系統(tǒng)中需要采用磁極位置傳感器而感應(yīng)電動機(jī)伺服系統(tǒng)中含有滑差頻率計(jì)算部分。若采用微處理器軟件實(shí)現(xiàn)伺服控制,，可以使永磁同步伺服電動機(jī)和鼠籠型異步伺服電動機(jī)使用同一套伺服放大器,。

2伺服電機(jī)的優(yōu)勢

步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系,。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中,，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛,。隨著全數(shù)字式伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中,。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢,，運(yùn)動控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號）,，但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異,。主要存在以下幾點(diǎn)區(qū)別。

（1）控制精度不同

伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證,。對于帶17位編碼器的電機(jī)而言,，驅(qū)動器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒,。是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655,。

（2）矩頻特性不同

步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會急劇下降,，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM,。伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi),，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩,，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。

（3）低頻特性不同

步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象,。振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān),，一般認(rèn)為振動頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利,。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí),，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器,，或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等,。伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象,。伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能,，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能,，可檢測出機(jī)械的共振點(diǎn),，便于系統(tǒng)調(diào)整。

（4）運(yùn)行性能不同

步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制,，啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度,，應(yīng)處理好升,、降速問題,。伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣,，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán),，一般不會出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠,。

（5）速度響應(yīng)性能不同

步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒,。伺服系統(tǒng)的加速性能較好。

伺服電機(jī)應(yīng)用在雕刻機(jī)上

雕刻機(jī)是廣泛地應(yīng)用于廣告業(yè),、工藝業(yè),、模具業(yè)、建筑業(yè),、印刷包裝業(yè),、木工業(yè)、裝飾業(yè)等,，對亞克力板,、PVC板、芙蓉板,、雙色板,、木工板、密度板,、大理石,、防火板、橡膠板,、玻璃等進(jìn)行雕銑加工的數(shù)控設(shè)備,。 雕刻機(jī)按照加工材料與用途，可分廣告雕刻機(jī),、木工雕刻機(jī),、石材雕刻機(jī),、模具雕刻機(jī),、 玻璃雕刻機(jī)等類型。木工雕刻機(jī)是雕刻機(jī)中應(yīng)用最多的一種,，主要在木制的半成品上雕銑圖案文字,，制作成更有藝術(shù)價(jià)值和欣賞價(jià)值的家具。適用于立體波浪板加工,、櫥柜門,、實(shí)木門、工藝木門,、免漆門,，屏風(fēng)和工藝扇窗加工產(chǎn)品的輔助加工,。

雕刻機(jī)的電機(jī)要求——高轉(zhuǎn)速：3000rpm；小功率：200W,、400W,、750W；低轉(zhuǎn)動慣量,；小慣量電機(jī),；低慣量比：0.5～2倍；高反饋分辨率：17位,、20位,、22位

雕刻機(jī)的驅(qū)動要求——高增益、高穩(wěn)定性,；頻率特性分析：幅頻,、相頻、裕度,；陷波濾波器：多頻點(diǎn),、頻點(diǎn)自適應(yīng)；轉(zhuǎn)動慣量辨識,。

伺服電機(jī)在雕刻機(jī)中的應(yīng)用問題——參數(shù)適用度：對于批量生產(chǎn)的相同型號和規(guī)格的雕刻機(jī),，一套伺服參數(shù)必須適用于同一批次的所有雕刻機(jī)；伺服自身運(yùn)行/響應(yīng)特性的一致性和穩(wěn)定性是基礎(chǔ),；不能指望僅僅依靠伺服電機(jī)解決所有問題,，雕刻機(jī)機(jī)械特性的一致性是保證參數(shù)適應(yīng)性的根本。

高分辨率編碼器源自雕刻機(jī)對性能的要求——?dú)W美數(shù)控早已采用每轉(zhuǎn)400萬,、800萬以至1600萬以上反饋分辨率,，4096～16384倍細(xì)分；海德漢伺服用編碼器25位分辨率和14位細(xì)分,；FANUCαi系列伺服標(biāo)配100萬線反饋分辨率,，可選1600萬（配合30i系統(tǒng)支持納米插補(bǔ)），βi標(biāo)配17位,；三菱數(shù)控專用HF系列伺服電機(jī)低配18位,，標(biāo)配100萬，選配1600萬（配合M700數(shù)控系統(tǒng)支持納米插補(bǔ)）,；國內(nèi)數(shù)控企業(yè)近幾年也開始認(rèn)識和重視高反饋分辨率的實(shí)用價(jià)值,。

伺服電機(jī)在雕刻機(jī)中的應(yīng)用展望

1）數(shù)控專用伺服：數(shù)控系統(tǒng)+總線+共直流母線的模塊化驅(qū)動器；上位閉位置環(huán),、速度環(huán),，甚至電流環(huán)

2）模塊化驅(qū)動器：集中供電電源模塊＋伺服驅(qū)動模塊＋主軸驅(qū)動模塊；共直流母線、共控制供電,；（串行）實(shí)時(shí)總線互聯(lián),；書本式緊湊安裝；穿墻式后置散熱,，液冷背板散熱,。

3）數(shù)控專用伺服高性能化：高速、高精度電流環(huán),；高反饋分辨率,；環(huán)路頻響/穩(wěn)定性；全閉環(huán),、龍門同步

4）通用伺服電機(jī)多功能化：總線接入能力,；編碼器接入能力；功能集成,，電子齒輪（相位追蹤補(bǔ)償）,、電子凸輪、內(nèi)置PLC/單軸控制器,；安全功能,。