什么是伺服機器人?伺服控制系統(tǒng)主要特點和介紹

日期:2022-12-09 來源:機器人百科 瀏覽次數(shù):
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核心提示:伺服系統(tǒng)(servomechanism)又稱隨動系統(tǒng),是用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統(tǒng)。
工業(yè)機器人有4大組成部分,分別為本體、伺服、減速器和控制器。而其中,工業(yè)機器人電動伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)為三個閉環(huán)控制,即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。一般情況下,對于交流伺服驅(qū)動器,可通過對其內(nèi)部功能參數(shù)進行人工設(shè)定而實現(xiàn)位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制等多種功能。
伺服系統(tǒng)(servomechanism)又稱隨動系統(tǒng),是用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統(tǒng)。
伺服系統(tǒng)是以變頻技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的產(chǎn)品,是一種以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)除了可以進行速度與轉(zhuǎn)矩控制外,還可以進行精確、快速、穩(wěn)定的位置控制。
廣義的伺服系統(tǒng)是精確地跟蹤或復(fù)現(xiàn)某個給定過程的控制系統(tǒng),也可稱作隨動系統(tǒng)。
狹義伺服系統(tǒng)又稱位置隨動系統(tǒng),其被控制量(輸出量)是負載機械空間位置的線位移或角位移,當位置給定量(輸入量)作任意變化時,系統(tǒng)的主要任務(wù)是使輸出量快速而準確地復(fù)現(xiàn)給定量的變化。
伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成
機電一體化的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、類型繁多,但從自動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。
伺服系統(tǒng)組成原理框圖
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算機來實現(xiàn)。
2、控制器
控制器通常是計算機或PID(比例、積分和微分)控制電路,其主要任務(wù)是對比較元件輸出的偏差信號進行變換處理,以控制執(zhí)行元件按要求動作。
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)化成機械能,驅(qū)動被控對象工作。機電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般指各種電機或液壓、氣動伺服機構(gòu)等。
4、被控對象
被控對象指被控制的物件,例如一個機械手 臂,或是一個機械工作平臺。
5、檢測環(huán)節(jié)
檢測環(huán)節(jié)是指能夠?qū)敵鲞M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。
伺服系統(tǒng)的特點和功用
伺服系統(tǒng)與一般機床的進給系統(tǒng)有本質(zhì)上差別,它能根據(jù)指令信號精確地控制執(zhí)行部件的運動速度與位置。伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機床的聯(lián)系環(huán)節(jié),是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成,具有以下特點:
必須具備高精度的傳感器,能準確地給出輸出量的電信號。
功率放大器以及控制系統(tǒng)都必須是可逆的。
足夠大的調(diào)速范圍及足夠強的低速帶載性能。
快速的響應(yīng)能力和較強的抗干擾能力。
伺服系統(tǒng)的類型
按控制原理分:有開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種形式
按被控制量性質(zhì)分: 有位移、速度、力和力矩等伺服系統(tǒng)形式
按驅(qū)動方式分: 有電氣、液壓和氣壓等伺服驅(qū)動形式
按執(zhí)行元件分: 有步進電機伺服、直流電機伺服和交流電機伺服形式
伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件
1、執(zhí)行元件的種類及其特點
(1)電氣式執(zhí)行元件
電氣執(zhí)行元件包括直流(DC)伺服電機、交流(AC)伺服電機、步進電機以及電磁鐵等,是最常用的執(zhí)行元件。對伺服電機除了要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)以外,一般還要求動態(tài)性能好,適合于頻繁使用,便于維修等。
(2)液壓式執(zhí)行元件
液壓式執(zhí)行元件主要包括往復(fù)運動油缸、回轉(zhuǎn)油缸、液壓馬達等,其中油缸最為常見。在同等輸出功率的情況下,液壓元件具有重量輕、快速性好等特點。
(3)氣壓式執(zhí)行元件
氣壓式執(zhí)行元件除了用壓縮空氣作工作介質(zhì)外,與液壓式執(zhí)行元件沒有區(qū)別。氣壓驅(qū)動雖可得到較大的驅(qū)動力、行程和速度,但由于空氣粘性差,具有可壓縮性,故不能在定位精度要求較高的場合使用。
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