項(xiàng)目八：控制電機(jī)的控制線路《電氣控制技術(shù)項(xiàng)目化教程》目錄步進(jìn)電機(jī)的控制電路伺服進(jìn)電機(jī)的控制電路128.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制電路一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的作用

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中用于檢測、放大、執(zhí)行和計(jì)算的這類旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)稱為控制電機(jī)。普通電動(dòng)機(jī)側(cè)重于起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)的性能指標(biāo)，而控制電機(jī)主要承擔(dān)信號的傳遞和轉(zhuǎn)換，對控制電機(jī)的要求主要體現(xiàn)在可靠運(yùn)行、快速響應(yīng)和高精確度等方面?？刂齐姍C(jī)的種類較多，本項(xiàng)目將主要介紹步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)這兩種常用的控制電機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的外觀伺服電動(dòng)機(jī)的外觀一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的作用

步進(jìn)電機(jī)是一種用電脈沖信號進(jìn)行控制，并將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移（或線位移）的一種控制電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)與普通電機(jī)不同，普通電動(dòng)機(jī)是連續(xù)旋轉(zhuǎn)的，步進(jìn)電機(jī)則是一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)的，每輸入一個(gè)電脈沖信號，電機(jī)就轉(zhuǎn)過一個(gè)角度或者移動(dòng)一段直線距離。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分類

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)種類繁多，按其運(yùn)動(dòng)形式可以分為旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)兩類；按其工作原理可以分為反應(yīng)式、永磁式和混合式三類。三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚺浜弦灾本€運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或齒輪箱裝置，更可以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜、精密的線性運(yùn)動(dòng)控制要求。如圖所示，是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，步進(jìn)電機(jī)一般由前后端蓋、軸承、中心軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、定子鐵芯、定子組件、波紋墊圈、螺釘?shù)炔糠謽?gòu)成。步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)四、三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理

反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也稱為磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)工作原理不同，傳統(tǒng)的交直流電動(dòng)機(jī)依靠定子、轉(zhuǎn)子繞組電流所產(chǎn)生的磁場間的相互作用形成轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速，而反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)遵循磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合的原理，凸極轉(zhuǎn)子交軸磁阻與直軸磁阻之差所產(chǎn)生的反應(yīng)轉(zhuǎn)矩(或磁阻轉(zhuǎn)矩)，該轉(zhuǎn)矩為磁阻性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，在該轉(zhuǎn)矩的作用下推動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。四、三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理三相反應(yīng)式歩進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子上有6個(gè)極，分別是A、A’、B、B’、C、C’，每個(gè)極上都裝有繞組，稱為控制繞組，每兩個(gè)相對的極組成一相。轉(zhuǎn)子由4個(gè)均勻分布的齒組成，齒上沒有繞組。三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖五、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式

步逬電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式，是指其控制繞組的通電方式。常用的運(yùn)行方式有單拍運(yùn)行方式、雙拍運(yùn)行方式、單雙拍運(yùn)行方式。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制繞組每改變一次通電方式，稱為一拍，而每一拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的機(jī)械角度稱為步距角。選用不同的運(yùn)行方式，可使歩進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有不同的工作性能，即使同一臺步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，如果運(yùn)行方式不同，則其步距角也不相同。五、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式

1.三相單拍運(yùn)行方式“三相”即三相步進(jìn)電機(jī)，具有三相控制繞組；“單”是指每次只有一相控制繞組通電，其余兩相斷電；“三拍”是指經(jīng)過三次切換控制繞組的通電狀態(tài)為一個(gè)循環(huán)，第四次換接重復(fù)第一次的情況。通電順序?yàn)锳-B-C-A,稱為“三相單三拍”運(yùn)行方式。，此時(shí)，三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的步距角是30°。

2.三相雙拍運(yùn)行方式“雙三拍”或單、雙六拍的控制方式。“雙”是指每次有兩相控制繞組通電。通電順序?yàn)锳B-BC-CA-AB，稱為“三相雙三拍”運(yùn)行方式。此時(shí)，三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的步距角也是30°。

五、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式3.單雙拍運(yùn)行方式這種方式，單相控制繞組和兩相控制繞組交叉通電。例如，A-AB-B-BC-C-CA-A的通電方式為“單雙六拍”方式。這種方式，有時(shí)是單個(gè)控制繞組通電，有時(shí)又為兩個(gè)控制繞組通電，且定子三相控制繞組需經(jīng)過6次切換通電狀態(tài)才能完成一個(gè)循環(huán)。三相單雙拍運(yùn)行時(shí)，三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的步距角是15°。六、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)

1.步距角步距角定義為每輸入一個(gè)電脈沖信號轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。

為通電狀態(tài)系數(shù)，采用單拍或雙拍通電方式時(shí)值為1，釆用單雙拍通電方式時(shí)值為2；

為轉(zhuǎn)子齒數(shù)；

為控制繞組的相數(shù)。

兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為1.8°、0.9°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72°、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)通過細(xì)分后步距角更小。例如具有16檔細(xì)分能力的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，其步距角通過撥碼可以選擇1.8°、0.9°、0.45°、0.36°、0.225°、0.18°、0.1125°、0.09°、0.072°、0.05625°、0.045°、0.036°、0.028125°、0.018°、0.0144°、0.014°。六、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)

2.靜態(tài)步距角誤差靜態(tài)步距角誤差是指實(shí)際的步距角與理論的步距角之間的差值，通常用理論步距角的百分?jǐn)?shù)或絕對值來衡量。靜態(tài)步距角誤差小，表示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)精度高。3.最大靜轉(zhuǎn)矩（保持扭矩）最大靜轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在規(guī)定的通電相數(shù)下，步距特性上的轉(zhuǎn)矩最大值。通常技術(shù)數(shù)據(jù)中所規(guī)定的最大靜轉(zhuǎn)短是指每相繞組通額定電流時(shí)所得的值。一般來說，最大靜轉(zhuǎn)矩較大的電動(dòng)機(jī)，可以帶動(dòng)較大的負(fù)載。4.啟動(dòng)頻率和起動(dòng)矩頻特性啟動(dòng)頻率是指在空載情況下，已勵(lì)磁電機(jī)直接啟動(dòng)而不丟步的最高脈沖頻率。它是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在一定負(fù)載慣量下，起動(dòng)頻率隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化的特性稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩特性。六、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)

5.運(yùn)行頻率和運(yùn)行矩頻特性運(yùn)行頻率是指在空載情況下，已勵(lì)磁電機(jī)運(yùn)行而不丟步的最高脈沖頻率。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶著一定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小有關(guān)，兩者的關(guān)系稱為運(yùn)行矩頻特性。

6.額定電流（相電流）額定電流是指電動(dòng)機(jī)靜止時(shí)每相繞組允許的最大電流。當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，每相繞組中是脈沖電流，電流表指示的讀數(shù)是脈沖電流的平均值，而非額定值。

7.額定電壓額定電壓是指驅(qū)動(dòng)電源提供的直流電壓，一般不等于加在繞組兩端的電壓。七、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的連接步進(jìn)電動(dòng)機(jī)需要專用驅(qū)動(dòng)裝置（驅(qū)動(dòng)器）供電，驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一個(gè)有機(jī)的整體，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能是電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器二者配合所反映的綜合效果。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的作用是接收來自控制器（例如PLC）輸出的特定數(shù)量和頻率的脈沖信號、以及旋轉(zhuǎn)方向的信號，并驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。通常，每臺步進(jìn)電機(jī)都有與其配套的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器。如圖所示，是三相步進(jìn)電機(jī)Kinco3S57Q-04056與驅(qū)動(dòng)器Kinco3CM880，請參考產(chǎn)品使用手冊進(jìn)行接線。三相步進(jìn)電機(jī)Kinco

3S57Q-04056和驅(qū)動(dòng)器Kinco3CM880外觀與接線八、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置1.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)2.步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)設(shè)置

步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器在使用前，需要查閱《Kinco步進(jìn)產(chǎn)品選型目錄》中的電動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)Kinco

3S57Q-04056的參數(shù)如下表所示。參數(shù)名稱步距角相電流（A）保持扭矩阻尼扭矩電機(jī)慣量參數(shù)值1.2°5.6A0.9Nm0.04Nm0.3kg.cm2參數(shù)名稱輸入電壓(V)相電流（A）細(xì)分范圍（p/r）輸入信號控制方式參數(shù)值24-70VDC2.4-8400-25600(共15檔）PLSDIRFREE1.脈沖+方向（PLS+DIR）2.雙脈沖(CW/CCW)八、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置在步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的側(cè)面設(shè)置有SW1-SW8八位撥碼開關(guān)，如圖所示，可以用來設(shè)定驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)，包括電機(jī)細(xì)分設(shè)置、電流半流設(shè)置和電機(jī)電流設(shè)置。SW1-SW4是電機(jī)細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置撥碼，所有品牌的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器都提供撥碼開關(guān)，允許用戶通過撥碼開關(guān)改變電機(jī)的細(xì)分?jǐn)?shù)來調(diào)整步進(jìn)電機(jī)的步距角，這樣做不但可以提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分辨率，而且可以減少或消除低頻振動(dòng)，使電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)均勻。撥碼開關(guān)細(xì)分設(shè)置表例1請使用3S57Q-04056步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器3CM880控制直線運(yùn)動(dòng)位移1200mm，直線運(yùn)動(dòng)組件的同步輪齒距為5mm，共12個(gè)齒，要求精度不低于0.01mm，請?jiān)O(shè)置撥碼開關(guān)，計(jì)算需要的步進(jìn)電機(jī)脈沖數(shù)。分析：（1）細(xì)分設(shè)置根據(jù)題目要求，可將驅(qū)動(dòng)器細(xì)分設(shè)置為10000步/轉(zhuǎn),電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流可以設(shè)為5.6A，不使用電流半流，可得到撥碼開關(guān)細(xì)分設(shè)置表撥碼開關(guān)細(xì)分設(shè)置表SW1SW2SW3SW4SW5SW6SW7SW8OFFOFFONOFFOFFONONON例1請使用3S57Q-04056步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器3CM880控制直線運(yùn)動(dòng)位移1200mm，直線運(yùn)動(dòng)組件的同步輪齒距為5mm，共12個(gè)齒，要求精度不低于0.01mm，請?jiān)O(shè)置撥碼開關(guān)，計(jì)算需要的步進(jìn)電機(jī)脈沖數(shù)。分析：（1）細(xì)分設(shè)置根據(jù)題目要求，可將驅(qū)動(dòng)器細(xì)分設(shè)置為10000步/轉(zhuǎn),電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流可以設(shè)為5.6A，不使用電流半流，可得到撥碼開關(guān)細(xì)分設(shè)置表SW1SW2SW3SW4SW5SW6SW7SW8OFFOFFONOFFOFFONONON撥碼開關(guān)細(xì)分設(shè)置表例1請使用3S57Q-04056步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器3CM880控制直線運(yùn)動(dòng)位移1200mm，直線運(yùn)動(dòng)組件的同步輪齒距為5mm，共12個(gè)齒，要求精度不低于0.01mm，請?jiān)O(shè)置撥碼開關(guān)，計(jì)算需要的步進(jìn)電機(jī)脈沖數(shù)。分析：（2）步進(jìn)電機(jī)脈沖數(shù)計(jì)算由于直線運(yùn)動(dòng)組件的同步輪齒距為5mm，共12個(gè)齒，驅(qū)動(dòng)器細(xì)分設(shè)置為10000步/轉(zhuǎn)，所以電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈，產(chǎn)生的直線位移是60mm，因此步進(jìn)電機(jī)每步（脈沖）位移：移動(dòng)1200mm，需要輸出給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的脈沖數(shù):九、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、控制器的接線三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、控制器如圖所示，使用共陽極接法進(jìn)行連接。在共陽極接法下，控制器PLC公共端Vcc使用的是DC24V電壓，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的PLS-、DIR-、FREE-端子分別與控制器（例如PLC）的端子（例如Q0.0、Q0.1、Q0.2）連接時(shí)，需要使用阻值為2KΩ的限流電阻R1?？刂破魇褂眠@3個(gè)端子給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供脈沖信號、方向信號、脫機(jī)信號，就可以控制三相步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行。步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、控制器的接線圖

Q0.0

Q0.1

Q0.2十、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)控制性能好，通過改變脈沖頻率的高低就可以在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速（或線速度），并能快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。若用同一頻率的脈沖電源控制幾臺步進(jìn)電機(jī)時(shí)，它們可以同步運(yùn)行。步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈都有固定的步數(shù)，在不丟步的情況下運(yùn)行，其步距誤差不會(huì)長期積累，轉(zhuǎn)過一圈時(shí)，累積誤差為零。這些特點(diǎn)使它完全適用于數(shù)字控制的開環(huán)系統(tǒng)中作為伺服元件，并使整個(gè)系統(tǒng)大為簡化，且運(yùn)行可靠。當(dāng)給控制系統(tǒng)增加了速度和位置檢測裝置后，它也可以用于閉環(huán)系統(tǒng)中。2.缺點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)的主要缺點(diǎn)是效率較低，并且需要配上適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電源供給電脈沖信號。一般來說，它帶負(fù)載慣量的能力不強(qiáng)，在使用時(shí)既要注意負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小，又要注意負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小，只有當(dāng)兩者選取在合適的范圍時(shí)，步進(jìn)電機(jī)才能獲得滿意的運(yùn)行性能。8.2伺服電動(dòng)機(jī)的控制電路一、伺服電動(dòng)機(jī)的作用

伺服電動(dòng)機(jī)也可以叫做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，其工作原理是將接收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角速度輸出或者角位移輸出。伺服電動(dòng)機(jī)是伺服系統(tǒng)的一部分，通常在使用中需要與伺服機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的其他設(shè)備一起配合工作。伺服電動(dòng)機(jī)的外觀一、伺服電動(dòng)機(jī)的作用

一個(gè)伺服系統(tǒng)的構(gòu)成通常包含負(fù)載（被控對象）、執(zhí)行器、控制器（運(yùn)動(dòng)控制器）等幾部分，機(jī)械手臂、機(jī)械工作平臺等負(fù)載通常作為被控對象。執(zhí)行器的功能在于主要提供被控對象的動(dòng)力，執(zhí)行器包含了伺服電機(jī)與PWM放大器，特別設(shè)計(jì)應(yīng)用于伺服系統(tǒng)的電機(jī)稱之為伺服電機(jī)(servomotor),通常內(nèi)含位置反饋裝置，如光電編碼器(opticalencoder)、旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver)?？刂破鞯墓δ茉谟谔峁┱麄€(gè)伺服系統(tǒng)的閉路控制，如扭矩控制、速度控制、位置控制等。典型伺服系統(tǒng)組成框圖二、伺服電動(dòng)機(jī)的分類

伺服電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件，這種電動(dòng)機(jī)具有一種服從控制信號的要求而動(dòng)作的特性，在有控制信號時(shí)就動(dòng)作，沒有信號時(shí)就立即停止，伺服電動(dòng)機(jī)又分為直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)與普通電動(dòng)機(jī)有很大的區(qū)別，它的起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)十分頻繁，具有慣量小，響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。伺服電動(dòng)機(jī)按其使用的電源性質(zhì)不同，可分為直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類。

直流伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)際上就是一臺他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)與普通小型直流電動(dòng)機(jī)相同，這里主要介紹交流伺服電動(dòng)機(jī)。三、伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

兩相異步伺服電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與普通感應(yīng)電機(jī)相似。如圖所示，從結(jié)構(gòu)上看，電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分構(gòu)成，定子鐵芯中嵌放兩相交流繞組，它們在空間相差90°電角度。其中一組繞組為勵(lì)磁繞組，另一相則為控制繞組?；\型轉(zhuǎn)子交流異步伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1一定子繞組；2一定子鐵芯；3一籠形轉(zhuǎn)子四、交流伺服電動(dòng)機(jī)的原理

交流伺服電動(dòng)機(jī)又分為兩相伺服電動(dòng)機(jī)和永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)兩種。1.兩相伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理交流伺服電動(dòng)機(jī)是兩相異步電動(dòng)機(jī)，如圖所示，其定子槽內(nèi)嵌有兩套在空間相差90電角度的定子繞組，一套是勵(lì)磁繞組

，另一套是控制繞組

。兩相伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理四、交流伺服電動(dòng)機(jī)的原理兩相伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理

兩相伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與具有輔助繞組的單相異步電動(dòng)機(jī)相似，當(dāng)勵(lì)磁繞組接入單相交流電源，控制電壓時(shí)，氣隙內(nèi)磁場僅有勵(lì)磁電流產(chǎn)生的脈振磁場，電動(dòng)機(jī)無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)；

當(dāng)給控制繞組施加電壓時(shí)，則控制繞組內(nèi)有控制電流通過，由于由于控制繞組

和勵(lì)磁繞組

在空間上相差90度電角度，根據(jù)旋轉(zhuǎn)磁場理論，則在氣隙內(nèi)建立了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，電動(dòng)機(jī)就能起動(dòng)；四、交流伺服電動(dòng)機(jī)的原理兩相伺服電動(dòng)機(jī)的控制方式有三種：幅值控制、相位控制、幅-相控制。（1）幅值控制這種控制方式下，控制電壓

和勵(lì)磁電壓

相位相差始終保持90°，通過調(diào)節(jié)控制電壓的幅值來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)控制電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。（2）相位控制這種控制方式下，控制電壓的幅值保持不變，通過調(diào)節(jié)控制電壓的相位(即調(diào)節(jié)控制電壓與勵(lì)磁電壓之間的相位差)來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)該相位差為零時(shí)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。這種控制方式很少釆用。四、交流伺服電動(dòng)機(jī)的原理兩相伺服電動(dòng)機(jī)的控制方式有三種：幅值控制、相位控制、幅-相控制。（3）幅-相控制(或稱電容控制)幅-相控制原理四、交流伺服電動(dòng)機(jī)的原理

交流伺服電動(dòng)機(jī)又分為兩相伺服電動(dòng)機(jī)和永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)兩種。2.永磁交流伺服系統(tǒng)工作原理現(xiàn)代高性能的伺服系統(tǒng)，大多數(shù)采用永磁交流伺服系統(tǒng)。永磁交流伺服系統(tǒng)由永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)和全數(shù)字交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)器兩部分組成。（1）永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。（2）交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)器交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)器主要有伺服控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、通訊接口單元、伺服電動(dòng)機(jī)及相應(yīng)的反饋檢測器件組成，其中伺服控制單元包括位置控制器、速度控制器、轉(zhuǎn)矩和電流控制器等等。四、交流伺服電動(dòng)機(jī)的原理

交流伺服電動(dòng)機(jī)又分為兩相伺服電動(dòng)機(jī)和永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)兩種。2.永磁交流伺服系統(tǒng)工作原理（3）伺服驅(qū)動(dòng)器的控制方式伺服驅(qū)動(dòng)器常見有七種控制運(yùn)行方式，即位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、位置/速度控制、位置/轉(zhuǎn)矩、速度/轉(zhuǎn)矩、全閉環(huán)控制。位置控制是輸入脈沖串來使電機(jī)定位運(yùn)行，電機(jī)轉(zhuǎn)速與脈沖串頻率相關(guān)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與脈沖個(gè)數(shù)相關(guān)；速度控制有兩種，一是通過輸入直流-10V至—+10V指令電壓調(diào)速，二是選用驅(qū)動(dòng)器內(nèi)設(shè)置的內(nèi)部速度來調(diào)速；轉(zhuǎn)矩控制是通過輸入直流-10V至—+10V指令電壓調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。在位置控制模式下需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)器反饋脈沖電子齒輪倍頻參數(shù)，并計(jì)算相關(guān)參數(shù)和輸入伺服驅(qū)動(dòng)器的脈沖個(gè)數(shù)，才能準(zhǔn)確控制伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)位置。五、伺服電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)1.空載始動(dòng)電壓在額定勵(lì)磁電壓和空載情況下，使轉(zhuǎn)子在任意位置開始連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)所需的最小控制電壓定義為空載始動(dòng)電壓

，通常以額定控制電壓的百分比來表示。

越小，表示伺服電機(jī)的靈敏度越高。一般要求不大于額定控制電壓的3%?4%，用于精密儀器儀表中的兩相交流異步伺服電機(jī)，有時(shí)要求不大于額定控制電壓的1%。2.機(jī)械特性非線性度在額定勵(lì)磁電壓下，將任意控制電壓時(shí)的實(shí)際機(jī)械特性與線性機(jī)械特性在轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速偏差與空載轉(zhuǎn)速之比的百分?jǐn)?shù)，定義為機(jī)械特性非線性度。3.調(diào)節(jié)特性非線性度調(diào)節(jié)特性的非線性度越小，特性曲線越接近直線，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差就越小，工作就越準(zhǔn)確。六、伺服電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的接線如圖所示是MHMD022P1U交流伺服電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)為大慣量、額定功率200W、電壓規(guī)格為200V、增量式編碼器，脈沖數(shù)為2500p/r，分辨率10000，輸出信號線數(shù)為5根線。圖示是MADDT1207003伺服驅(qū)動(dòng)器，最大瞬時(shí)輸出電流為10A，電壓規(guī)格為單相200V，額定電流為7.5A。伺服電動(dòng)機(jī)的外觀

伺服驅(qū)動(dòng)器的外觀七、伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置MADDT1207003伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)共有128個(gè)，Pr00-Pr7F，參數(shù)可以通過與PC連接后在專門的調(diào)試軟件上進(jìn)行設(shè)置，也可以在如圖所示驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置面板上進(jìn)行設(shè)置。伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置面板伺服驅(qū)動(dòng)器在位置控制模式下，由控制器的一個(gè)輸出端子（例如PLC的Q0.0）輸出脈沖，脈沖的數(shù)量將決定伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位移，脈沖的頻率決定了伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。由控制器的另一個(gè)輸出端子（例如PLC的Q0.1）決定伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向（例如Q0.1=1為正轉(zhuǎn)，Q0.1=0為反轉(zhuǎn)）。七、伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置MADDT1207003伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)共有128個(gè)，Pr00-Pr7F，參數(shù)可以通過與PC連接后在專門的調(diào)試軟件上進(jìn)行設(shè)置，也可以在如圖所示驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置面板上進(jìn)行設(shè)置。伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置面板表8-7

伺服參數(shù)設(shè)置表序號參數(shù)設(shè)置數(shù)值功能和含義參數(shù)編號參數(shù)名稱1Pr01LED初始狀態(tài)1LED屏幕顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速2Pr02控制模式0選擇控制模式為位置控制3Pr04行程限位禁止輸入無效設(shè)置2選擇設(shè)置兩個(gè)行程限位信號（CCWL，X5接口第8引腳；CCWL，X5接口第9引腳）的輸入是否有效。4Pr20慣量比自動(dòng)估算設(shè)置設(shè)定Pr21=1時(shí)，實(shí)時(shí)自動(dòng)增益調(diào)整，此參數(shù)由伺服控制器自動(dòng)估算設(shè)置。（數(shù)值范圍0-10000）5Pr21實(shí)時(shí)自動(dòng)增益設(shè)置1設(shè)定實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整為常規(guī)模式，運(yùn)行時(shí)負(fù)載慣量的變化情況很小。6Pr22實(shí)時(shí)自動(dòng)增益的機(jī)械剛性選擇1此參數(shù)值設(shè)得越大，響應(yīng)越快。（數(shù)值范圍0-15）7Pr41指令脈沖旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置1選擇指令脈沖類型為：指令脈沖+指令方向。

8Pr42指令脈沖輸入方式3七、伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置MADDT1207003伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)共有128個(gè)，Pr00-Pr7F，參數(shù)可以通過與PC連接后在專門的調(diào)試軟件上進(jìn)行設(shè)置，也可以在如圖所示驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置面板上進(jìn)行設(shè)置。伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置面板

伺服參數(shù)設(shè)置表9Pr48指令脈沖分倍頻第1分子需經(jīng)計(jì)算得出如果Pr48或Pr49設(shè)為0，那么自動(dòng)設(shè)為編碼器的分辨率。10Pr49指令脈沖分倍頻第2分子0

11Pr4A指令脈沖分倍頻比率公式分子倍率0設(shè)置為012Pr4B指令脈沖分倍頻比率公式分母需經(jīng)計(jì)算得出Pr4B需要根據(jù)等式計(jì)算得出七、伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置根據(jù)伺服驅(qū)動(dòng)器《使用說明書（第四版）AC伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器MINASA4系列》的參數(shù)設(shè)置說明，如果編碼器分辨率記作F（單位：脈沖pulse），而電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈所需脈沖數(shù)是f（單位：脈沖pulse），那么指令脈沖分倍頻的分子Pr48或Pr49、分子倍率Pr4A和分母Pr4B必須滿足等式：

（8-2）在式（8-2）中，編碼器分辨率是編碼器反饋脈沖和電子齒輪倍頻值的乘積。根據(jù)編碼器分辨率可以計(jì)算出和的值。

（8-3）

（8-4）分辨率，式（8-3）是指電機(jī)轉(zhuǎn)一圈對應(yīng)的脈沖數(shù)；分倍頻比率，式（8-4）是指分辨率與伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈所需指令脈沖的比值；指令脈沖是指從控制器（例如PLC）輸出的脈沖。八、交流伺服電動(dòng)機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、控制器的接線

選用位置控制模式，接線方式，如圖所示。AC220V電源連接到L1、L3主電源端子；U