伺服电机运动控制系统的调试
项目五伺服电机运动控制系统的调试
元器件的选型
任务2元器件的选型
1.知识目标
（1）伺服电动机的分类，结构，原理，性能指标；
（2）伺服驱动器的原理与应用；
2.技能目标
（1）伺服电动机及驱动器的分析与选型能力；
（2）断路器分析与选型能力；
（3）继电器、接触器分析与选项能力；
（4）变压器，开关电源，按钮与指示灯的选型能力；
3.素质目标
（1）严谨、全面、高效、负责的职业素质；
（2）查阅资料、勤于思考、勇于探索的良好作风；
（3）善于自学、善于归纳分析；
5.2.4伺服电动机的主要性能指标与技术指标
交流伺服系统的性能指标
（1）定位精度：系统最终定位点与指定目标值之间的静态误差
（2）调速范围：最高转速与最低转速之比，用D表示，
（3）调速静态特性：机械特性越硬，负载变化时速度瞬态变化越小，工作越稳定。
（4）调速动态特性：即速度变化的暂态特征，包括两方面：一是升速和降速过程是否快捷、灵敏且无超调；二是负载突然增大或减小时，系统转速能否自动调节，迅速恢复。
低速时转速脉动、调速经济性、系统运行效率、故障率等也是高性能交流伺服系统常用性能指标。
5.2.5交流伺服电动机与步进电动机的性能比较
交流伺服电动机与步进电动机性能相比，有以下几个方面的不同。
（1）控制精度不同
步进电动机的控制精度与步距角密切相关。
两相步进电动机的步距角为1.8°，三相混合式步进电机及驱动器，可以用细分控制来实现步距角为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相步进电机的步距角。
交流伺服电动机的控制精度由电动机后端的编码器保证。如对带标准2500线编码器的电动机而言，驱动器内部采用4倍频技术，则其脉冲当量为360°/10000=0.036°；对于带17位编码器的电动机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电动机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=0，是步距角为1.8°的步进电机脉冲当量的1/655。相对来说，交流伺服电动机的控制精度更高。
5.2.5交流伺服电动机与步进电动机的性能比较
（2）低频特性不同
两相混合式步进电动机在低速运转时易出现低频振动现象；交流伺服电动机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现低频振动现象。
（3）矩频特性不同
步进电动机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高速会急剧下降；交流伺服电动机为恒力矩输出，即在额定转速（如3000转/分钟）以内，都能输出额定转矩。
（4）过载能力不同
步进电动机一般不具有过载能力，而交流伺服电动机有较强的过载能力，一般最大转矩可为额定转矩的3倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。正是因为没有这种过载能力，步进电动机在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电动机，这样一来，便出现了力矩浪费的现象。
5.2.5交流伺服电动机与步进电动机的性能比较
（5）运行性能不同
步进电动机一般采用开环控制方式，启动频率过高或负载过大，易出现丢步或堵转的现象；停止时如转速过高，易出现过冲的现象，所以为保证步进电动机的控制精度，应处理好启动和停止时的升、降速问题。交流伺服驱动系统采用闭环控制方式，内部构成位置环和速度环，一般不会出现丢步或过冲现象，控制性能更为可靠。
（6）速度响应性能不同
步进电动机从静止状态加速到工作速度（一般为几百转/分钟）需要0.2～0.4秒；交流伺服驱动系统的加速性能较好，从静止加速到工作速度（如3000转/分钟），一般仅需几毫秒，因此，伺服电动机适用于快速启动的控制场合。
（7）效率指标不同
步进电动机的运行效率比较低，一般60%以下；交流伺服电动机的效率比较高，一般80%以上，因此，步进电动机浪费的能量都转化成了热量，步进电动机的温升就比交流伺服电动机的高很多。