伺服控制技術(shù)自學(xué)手冊(cè)

前言

　　運(yùn)動(dòng)控制作為控制領(lǐng)域的一個(gè)分支，獲得越來(lái)越深入的發(fā)展，而伺服控制技術(shù)是運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵技術(shù)。隨著運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用復(fù)雜化和控制性能要求的提高，伺服控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)顯得越來(lái)越突出。深入掌握伺服控制技術(shù)也成為構(gòu)建一個(gè)優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。從簡(jiǎn)單的單機(jī)設(shè)備到高端的總線式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，伺服控制有不同的應(yīng)用特點(diǎn)。通常經(jīng)濟(jì)型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)選擇脈沖形式伺服驅(qū)動(dòng)，而總線式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)往往需要支持諸如CAN總線、PROFIBUS-DP等。　　伺服控制技術(shù)日益蓬勃發(fā)展，無(wú)論是企業(yè)還是高等院校都非常重視這方面的研究。國(guó)內(nèi)外涌現(xiàn)了大量的伺服產(chǎn)品，其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛和深入，而如何根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的伺服驅(qū)動(dòng)，如何讓設(shè)備的伺服系統(tǒng)發(fā)揮出最優(yōu)的性能，以及如何讓系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間和故障停機(jī)時(shí)間最小化，甚至如何深入理解伺服控制技術(shù)，這些都是廣大工程技術(shù)人員關(guān)注的焦點(diǎn)，也符合讀者想成為伺服控制技術(shù)高級(jí)應(yīng)用工程師的需求?！　⊥ǔ?，工程技術(shù)人員在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維護(hù)過(guò)程中也常常遇到疑問(wèn)，他們遇到的不是公式的推導(dǎo)、理論的證明的問(wèn)題，而是遇到一個(gè)問(wèn)題如何解答，遇到某個(gè)現(xiàn)象，如何解釋它的“所以然”?！　”緯鴱拿}沖式和總線式伺服驅(qū)動(dòng)出發(fā)，拋開(kāi)煩瑣的理論分析和證明推導(dǎo)，以簡(jiǎn)潔明了的形式分析概念，用簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明問(wèn)題，用實(shí)際中的應(yīng)用案例把讀者帶入最終的應(yīng)用實(shí)踐，揭開(kāi)伺服控制的技術(shù)“內(nèi)幕”。編者結(jié)合設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、工程實(shí)踐以及技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)編寫，理論精簡(jiǎn)、通俗、敘述到位；結(jié)合大量圖形詳盡地分析并配以相應(yīng)的操作步驟，做到圖文并茂；直接根據(jù)工程實(shí)際需求編寫，刪繁就簡(jiǎn)，實(shí)用性強(qiáng)?！　”緯缮虾５诙I(yè)大學(xué)陳先鋒老師編寫，在編寫的過(guò)程中參考和引用了國(guó)內(nèi)外許多專家的論文和著作，以及一些廠商的網(wǎng)站資料、產(chǎn)品說(shuō)明書以及產(chǎn)品測(cè)試手冊(cè)和培訓(xùn)資料，作者在此一并致謝?！　∮捎诰幷叩乃接邢?，書中難免存在一些不足之處，希望廣大讀者能夠批評(píng)指正，將不勝感激。

內(nèi)容概要

《伺服控制技術(shù)自學(xué)手冊(cè)》圍繞伺服控制技術(shù)，介紹了伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)的基本概念；伺服電機(jī)以及驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、測(cè)試/實(shí)驗(yàn)方法、選型技術(shù)；位置測(cè)量系統(tǒng)的基本原理和伺服控制技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)。書中不僅介紹了傳統(tǒng)的脈沖形式伺服驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用，而且詳細(xì)地分析了基于PLC的PROFIBUS-DP控制技術(shù)的系統(tǒng)組態(tài)編程以及應(yīng)用。《伺服控制技術(shù)自學(xué)手冊(cè)》以典型案例講解伺服控制技術(shù)的應(yīng)用，圖文并茂，側(cè)重實(shí)際，實(shí)用性強(qiáng)。　　《伺服控制技術(shù)自學(xué)手冊(cè)》是自動(dòng)化控制領(lǐng)域廣大技術(shù)人員的實(shí)用自學(xué)手冊(cè)，也可供大專院校自動(dòng)化、機(jī)電一體化專業(yè)的師生參考，同時(shí)也是一本非常實(shí)用的職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)教材。

書籍目錄

第1章 伺服控制技術(shù)在典型行業(yè)的應(yīng)用分析  　1.1 概述  　1.2 伺服控制在機(jī)床行業(yè)的應(yīng)用  　1.3 伺服控制在紡織行業(yè)的應(yīng)用  　1.4 伺服控制在包裝行業(yè)的應(yīng)用  　1.5 伺服控制在印刷行業(yè)的應(yīng)用  第2章 伺服電機(jī)基礎(chǔ)  　2.1 伺服電機(jī)基本原理  　2.2 永磁同步伺服電機(jī)  　　2.2.1 永磁體技術(shù)基礎(chǔ)  　　2.2.2 永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式  　　2.2.3 永磁同步伺服電機(jī)運(yùn)行原理  　2.3 異步伺服電機(jī)  　2.4 直接驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)  　　2.4.1 力矩電機(jī)  　　2.4.2 直線電機(jī)  　2.5 鐵芯分割式伺服電機(jī)定子制造工藝  　　2.5.1 技術(shù)概述  　　2.5.2 鐵芯分割式定子構(gòu)造  　2.6 永磁式電機(jī)的齒槽定位轉(zhuǎn)矩  　　2.6.1 齒槽定位轉(zhuǎn)矩概述  　　2.6.2 齒槽轉(zhuǎn)矩抑制方法  第3章 伺服控制理論基礎(chǔ)  　3.1 矢量控制原理  　　3.1.1 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型與坐標(biāo)變換  　　3.1.2 永磁同步電機(jī)矢量控制方法  　3.2 PWM控制技術(shù)基礎(chǔ)  　3.3 伺服驅(qū)動(dòng)主回路  　　3.3.1 變流裝置  　　3.3.2 直流中間電路  　　3.3.3 開(kāi)關(guān)電源電路  　　3.3.4 逆變電路  　3.4 伺服控制回路  　　3.4.1 PID調(diào)節(jié)器基礎(chǔ)  　　3.4.2 伺服控制電流環(huán)  　　3.4.3 速度環(huán)PI設(shè)計(jì)  第4章 伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)的檢測(cè)技術(shù)  　4.1 伺服電機(jī)的術(shù)語(yǔ)  　4.2 伺服電機(jī)的檢測(cè)項(xiàng)目與檢測(cè)方法  　4.3 伺服驅(qū)動(dòng)器的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與方法  　4.4 伺服驅(qū)動(dòng)器的EMC及環(huán)境測(cè)試  　　4.4.1 伺服驅(qū)動(dòng)器的EMC測(cè)試  　　4.4.2 伺服驅(qū)動(dòng)器的環(huán)境測(cè)試  　4.5 伺服驅(qū)動(dòng)測(cè)試實(shí)例  　　4.5.1 輸入/輸出功能測(cè)試實(shí)驗(yàn)  　　4.5.2 伺服控制PWM死區(qū)時(shí)間實(shí)驗(yàn)  　　4.5.3 速度控制性能測(cè)試  　　4.5.4 扭矩控制實(shí)驗(yàn)  　　4.5.5 伺服控制SMPS的性能實(shí)驗(yàn)  　　4.5.6 伺服控制DC-Link性能實(shí)驗(yàn)  第5章 伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)的選型技術(shù)  　5.1 電機(jī)選擇的基本方法  　5.2 電機(jī)的規(guī)格、定額與容量的選擇  　5.3 選擇伺服電機(jī)考慮的問(wèn)題  　5.4 負(fù)載轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算  　5.5 永磁同步伺服電機(jī)的選型  　5.6 直接驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的選型  　　5.6.1 直線電機(jī)的選型  　　5.6.2 力矩電機(jī)的選型  　5.7 伺服驅(qū)動(dòng)外圍電路選型技術(shù)  　　5.7.1 主電路、控制電路用電線  　　5.7.2 變壓器  　　5.7.3 配線用斷路器和漏電斷路器  　　5.7.4 電磁接觸器  　　5.7.5 電抗器和濾波器  　　5.7.6 制動(dòng)電阻  　5.8 驅(qū)動(dòng)裝置選型實(shí)例  　　5.8.1 工程選型步驟  　　5.8.2 電源模塊的選擇  　　5.8.3 外圍部件的選擇  第6章 伺服控制的測(cè)量系統(tǒng)  第7章 伺服驅(qū)動(dòng)的優(yōu)化技術(shù)  第8章 基于PROFIBUS的SIMODRIVE U系列伺服驅(qū)動(dòng)  第9章 伺服控制技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　不同的方式影響齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。由于齒槽轉(zhuǎn)矩僅取決于永磁體與定子槽的相互作用，而電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)取決于許多因素，其中反電動(dòng)勢(shì)波形因素反過(guò)來(lái)又取決于極弧，因而選取一個(gè)特定的極弧系數(shù)同時(shí)降低兩種轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是不可能的。多數(shù)情況下采取一個(gè)折中辦法以求降低總的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)?！　。?）移動(dòng)轉(zhuǎn)子磁極　　對(duì)于多極電機(jī)，移動(dòng)間隔的每對(duì)磁極能同時(shí)消除齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。當(dāng)一對(duì)磁極相對(duì)于相鄰極對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣隙磁導(dǎo)將保持不變，而磁場(chǎng)分布將要發(fā)生改變。將一個(gè)4極電機(jī)的一對(duì)磁極移動(dòng)半個(gè)齒距并且選取合適的磁極寬度值，可同時(shí)降低兩種轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)?！　。?）定子槽不均勻分布　　對(duì)于一個(gè)定子槽均勻分布的電機(jī)，將間隔的槽移動(dòng)一定間距，可以降低齒槽轉(zhuǎn)矩。　?。?）定子齒開(kāi)槽　　絕大多數(shù)能量變化發(fā)生在當(dāng)磁極變化經(jīng)過(guò)時(shí)的定子槽內(nèi)的氣隙空間。定子齒開(kāi)槽（或稱為齒分岔）可使電機(jī)增加一些附加的槽。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)使電機(jī)的靜磁能量起到一個(gè)小的變化。將每個(gè)定子齒開(kāi)一個(gè)槽，可以得到齒槽轉(zhuǎn)矩頻率增加為2倍的同時(shí)峰值降低為原來(lái)的50％。針對(duì)不同的極數(shù)適當(dāng)選擇定子齒開(kāi)槽數(shù)目，可有效抑制齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。對(duì)于一個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的永磁電機(jī)，齒槽轉(zhuǎn)矩的周期可由2兀除以極數(shù)與定子槽數(shù)的最小公倍數(shù)確定；當(dāng)定子齒開(kāi)槽時(shí)，周期可由27除以極數(shù)和定子槽數(shù)與定子齒開(kāi)槽數(shù)的最小公倍數(shù)確定?！　。?）改變磁鋼磁化方向　　如同改變極弧一樣，改變磁鋼磁化方向（徑向或平行）對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的形狀和幅值的改變都有作用。一對(duì)相同尺寸的電機(jī)，轉(zhuǎn)子磁鋼分別為徑向磁化和平行磁化，磁鋼平行磁化的電機(jī)比徑向磁化的電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩峰值降低了20％。　?。?）齒寬配對(duì)法

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