文档介绍：伺服电机基本原理、数学模型及坐标变换
1 伺服系统的基本构成要素
2 电动机的基础知识
基本功能,常用法则,绕组电感,
转矩波动和定位力矩的概念,
3 电机的基本原理
直流有刷电机
直流无刷电机
永磁交流伺服电机,M3伺服特点
4 伺服电机控制基础
直流伺服电机的控制及分析方法
永磁交流伺服电机的数学模型,坐标变换,控制框图
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1 伺服系统的基本构成要素
伺服系统:跟随指令运行的电机驱动系统
控制指令:位置,速度,转矩
基本要求:快速,精准,可靠
伺服电机系统负载
电源
电流
传感器
指令控制器功率变换器电机
速度
传感器
位置
传感器
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2 电动机的基础知识
电机的基本功能
电动机的种类
常用法则
电感的概念
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电动机的基本功能: 将电能转换为机械能
出力出力
损耗和效率: 电机効率[%]= ⋅ 100= ⋅ 100
入力出力+ 損失
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电动机的种类
按原理可分为3大类
直流电机(DCM)
1830年巻線界磁、1930永久磁石界磁
异步电机(IM)
1885年三相機
同步电机(SM)
1870巻線励磁、1930磁钢励磁,
转子结构:表贴磁钢式(SPM),内置磁钢式(IPM)
可变磁阻式(VR),混合式(HB)
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电机的基本特性
转
矩异步电机
直流电机
同步电机
TL
转速
ω0
电机常用法则1 : 左手法则
在置于与磁场相垂直的方向上的导体中通以电流,则导体在于磁场和电
流方向都垂直的方向上所受到的力F的大小有如下的关系
F = LI × B
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电机常用法则2 :右手法则
感应电势现象右手定则
E LV B L: 切割磁力线导体长度
= × V: 速度
E: 感应电压
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电机常用法则3 :电磁感应定律
闭合回路磁通变化产生感应电势
闭合电路的感应电势
e:
: 闭合电路的铰链磁通
Φ
dΦ
e = −
dt
●感应电势的大小与闭合电路的铰链磁通的时间变化率成正比
●感应电流的方向总是抑制铰链磁通变化的方向
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电感的概念:
当线圈中有电流流过时将在铁心中产生磁
通,电流越大匝数越多产生的磁通越多,磁
通与电流和匝数的乘积成正比(如图)。
F=Ni 磁势
F Ni
φ= = 磁通
R R
l
R = 磁阻
µS
电感的端电压与电流的时间变化率成正比
N 2
ψ= Nφ= i 磁链 dψ di
R v = = L
ψ N 2 dt dt
L = = 电感
重要性质:电感中的电流是连续的。
i R
应用注意:在含有电感的电路中,瞬时关断
ψ= Li 电路将会产生瞬间高压损坏开关电路