01 伺服控制系統(tǒng)一般由哪些部分構(gòu)成？

【解答】

圖1

圖1所示為伺服控制系統(tǒng)組成原理圖，它包括控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和位置檢測反饋元件。伺服驅(qū)動(dòng)器通過執(zhí)行控制器的指令來控制伺服電機(jī)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝備的運(yùn)動(dòng)部件（這里指的是絲杠工作臺），實(shí)現(xiàn)對裝備的速度、轉(zhuǎn)矩和位置控制。

從自動(dòng)控制理論的角度來分析，伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等五部分。

（1）比較環(huán)節(jié)

比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號與系統(tǒng)的反饋信號進(jìn)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(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。

（2）控制器

控制器通常是PLC、計(jì)算機(jī)或PID控制電路，其主要任務(wù)是對比較元件輸出的偏差信號進(jìn)行變換處理，以控制執(zhí)行元件按要求動(dòng)作。

（3）執(zhí)行環(huán)節(jié)

執(zhí)行環(huán)節(jié)的作用是按控制信號的要求，將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)被控對象工作，這里一般指各種電機(jī)、液壓、氣動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)等。

（4）被控對象

機(jī)械參數(shù)量包括位移、速度、加速度、力、力矩為被控對象。

（5）檢測環(huán)節(jié)

檢測環(huán)節(jié)是指能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測量并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱的裝置，一般包括傳感器和轉(zhuǎn)換電路。

02 永磁同步型交流伺服電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)是怎么樣的？

【解答】

交流伺服電機(jī)一般是指永磁同步型電機(jī)，它主要由定子、轉(zhuǎn)子及測量轉(zhuǎn)子位置的傳感器構(gòu)成，定子和一般的三相感應(yīng)電機(jī)類似，采用三相對稱繞組結(jié)構(gòu)，它們的軸線在空間彼此相差120度（圖2所示）；轉(zhuǎn)子上貼有磁性體，一般有兩對以上的磁極；位置傳感器一般為光電編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器。在實(shí)際應(yīng)用中，伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)通常會采用如圖3所示的方式，它包括電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、軸承、編碼器、編碼器連接線、伺服電機(jī)連接線等。

圖2

圖3

03 請簡單介紹一下伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

【解答】

伺服驅(qū)動(dòng)器又稱功率放大器，其作用就是將工頻交流電源轉(zhuǎn)換成幅度和頻率均可變的交流電源提供給伺服電機(jī)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示，跟變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本類似，主要包括主電路和控制電路。

伺服驅(qū)動(dòng)器的主電路包括整流電路、充電保護(hù)電路、濾波電路、再生制動(dòng)電路（能耗制動(dòng)電路）、逆變電路和動(dòng)態(tài)制動(dòng)電路，可見比變頻器的主電路增加了動(dòng)態(tài)制動(dòng)電路，即在逆變電路基極斷路時(shí)，在伺服電機(jī)和端子間加上適當(dāng)?shù)碾娮杵鬟M(jìn)行制動(dòng)。電流檢測器用于檢測伺服驅(qū)動(dòng)器輸出電流的大小，并通過電流電測電路反饋給DSP控制電路。有些伺服電機(jī)除了編碼器之外，還帶有電磁制動(dòng)器，在制動(dòng)線圈未通電時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)被抱閘，線圈通電后抱閘松開，電動(dòng)機(jī)方可正常運(yùn)行?？刂齐娐酚袉为?dú)的控制電路電源，除了為DSP以及檢測保護(hù)等電路提供電源外，對于大功率伺服驅(qū)動(dòng)器來說，還提供散熱風(fēng)機(jī)電源。

圖4 伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

04 MR-JE伺服驅(qū)動(dòng)器的命名規(guī)則是怎樣的？

【解答】

三菱通用AC伺服MELSERVO-JE系列（以下簡稱MR-JE）是以MELSERVO-J4系列為基礎(chǔ)，在保持高性能的前提下對功能進(jìn)行限制的AC伺服。它的控制模式有速度控制、轉(zhuǎn)矩控制和位置控制三種。在位置控制模式下最高可以支持4Mpulses/s的高速脈沖串；同時(shí)還可以選擇位置/速度切換控制，速度/轉(zhuǎn)矩切換控制和轉(zhuǎn)矩/位置切換控制。因此，MR-JE伺服不但可以用于機(jī)床和普通工業(yè)機(jī)械的高精度定位和平滑的速度控制，還可以用于張力控制等，應(yīng)用范圍十分廣泛。

圖5 所示為MR-JE系列伺服驅(qū)動(dòng)器的規(guī)格型號說明。

圖5

05 如果用伺服來做恒張力轉(zhuǎn)矩控制，那么應(yīng)如何來設(shè)計(jì)其電氣控制圖？

【解答】

1.選擇合理的設(shè)備。如FX3U-32MTPLC一臺、三菱MR-JE-20A伺服驅(qū)動(dòng)器一臺、相對應(yīng)的伺服電動(dòng)機(jī)HG-JN23J-S100一臺。

2.三菱FX3U-32MTPLC進(jìn)行I/O分配，如表1所示。

3.完成圖6所示的電氣線路圖。其中LSP、LSN內(nèi)部自動(dòng)為ON。PLC控制切刀動(dòng)作為KA繼電器。

4.伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置如表2所示，其中[Pr.PD03]-[Pr.PD19]參數(shù)的后2位是設(shè)定位。

表1

圖6

表2 伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)