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伺服電機驅(qū)動的一般原理（一）
再舉一個相關(guān)例子。如果將處理數(shù)據(jù)的過程智能化，那么那些耗電量大的生產(chǎn)過程就會被發(fā)現(xiàn)并取消。上述應(yīng)用更高能降低企業(yè)80%的成本。所以，我們可以說，工業(yè)4.0創(chuàng)造了整個聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)的藍圖。在這幅藍圖中，機器通過整個價值鏈管理自身，預定加工機器和原料，并將產(chǎn)品直接送到消費者手里。
如果歐洲想要在未來市場中有個高起點的話，就必須從現(xiàn)在開始奠定基礎(chǔ)，運動伺服一般都是三環(huán)控制系統(tǒng)，從內(nèi)到外依次是電流環(huán)速度環(huán)位置環(huán)。
1、首先電流環(huán)：電流環(huán)的輸入是速度環(huán)PID調(diào)節(jié)后的那個輸出，我們稱為“電流環(huán)給定”吧，然后呢就是電流環(huán)的這個給定和“電流環(huán)的反饋”值進行比較后的差值在電流環(huán)內(nèi)做PID調(diào)節(jié)輸出給電機，“電流環(huán)的輸出”就是電機的每相的相電流，“電流環(huán)的反饋”不是編碼器的反饋而是在驅(qū)動器內(nèi)部安裝在每相的霍爾元件(磁場感應(yīng)變?yōu)殡娏麟妷盒盘?反饋給電流環(huán)的。
2、速度環(huán)：速度環(huán)的輸入就是位置環(huán)PID調(diào)節(jié)后的輸出以及位置設(shè)定的前饋值，我們稱為“速度設(shè)定”，這個“速度設(shè)定”和“速度環(huán)反饋”值進行比較后的差值在速度環(huán)做PID調(diào)節(jié)(主要是比例增益和積分處理)后輸出就是上面講到的“電流環(huán)的給定”。速度環(huán)的反饋來自于編碼器的反饋后的值經(jīng)過“速度運算器”得到的。
3、位置環(huán)：位置環(huán)的輸入就是外部的脈沖(通常情況下，直接寫數(shù)據(jù)到驅(qū)動器地址的伺服例外)，外部的脈沖經(jīng)過平滑濾波處理和電子齒輪計算后作為“位置環(huán)的設(shè)定”，設(shè)定和來自編碼器反饋的脈沖信號經(jīng)過偏差計數(shù)器的計算后的數(shù)值在經(jīng)過位置環(huán)的PID調(diào)節(jié)(比例增益調(diào)節(jié)，無積分微分環(huán)節(jié))后輸出和位置給定的前饋信號的合值就構(gòu)成了上面講的速度環(huán)的給定。位置環(huán)的反饋也來自于編碼器。
編碼器安裝于伺服電機尾部，它和電流環(huán)沒有任何聯(lián)系，他采樣來自于電機的轉(zhuǎn)動而不是電機電流，和電流環(huán)的輸入、輸出、反饋沒有任何聯(lián)系。而電流環(huán)是在驅(qū)動器內(nèi)部形成的，即使沒有電機，只要在每相上安裝模擬負載(例如電燈泡)電流環(huán)就能形成反饋工作。 <發(fā)于2014-10-25>
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怎樣判斷伺服電機與伺服驅(qū)動器的故障區(qū)別？
看驅(qū)動器上的錯誤、報警號，然后查手冊。如果連報警都沒有了，那自然就是驅(qū)動器故障，當然，還有可能是根本伺服就沒有故障，而是控制信號錯誤導致伺服沒有動作?！ ?/p>
除了看驅(qū)動器上的錯誤、報警號，然后查手冊外，有時最直接判斷方法是更換，如X與Z軸伺服換(型號相同才可以)?；蛐薷膮?shù)，如把X軸鎖住，不讓系統(tǒng)檢測X軸，但應(yīng)注意：X軸與Z軸互換，即使型號相同，進口設(shè)備也可能因為負載不同、參數(shù)不同而產(chǎn)生問題。當然，如果是國產(chǎn)設(shè)備，通常不會針對使用情況調(diào)整伺服參數(shù)，一般不會有問題。但應(yīng)注意X軸與Z軸電機功率轉(zhuǎn)矩是否相同、電機絲桿是否直聯(lián)以及電子齒輪減速比方面事宜。<發(fā)于2014-09-27>
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導致電機故障的五大因素
很多因素會導致電機故障，以下列出了五種最為常見的原因。但是，如果正確使用和維護電機，環(huán)境管理得當，可以預防這些問題。
1、過熱
過熱是電機故障的更大元兇。事實上，本文所列的其它四個原因之所以上榜，部分是因為它們會產(chǎn)生熱量。理論上，每增加10°C熱量，繞組絕緣的壽命就會減半。所以，確保電機在合適的溫度下運行是延長其壽命的更佳方式。
2、潤滑不當潤滑是一個度的問題。過度潤滑或者潤滑不夠都會產(chǎn)生危害。另外，也要注意潤滑劑中的污染問題，以及使用的潤滑劑是否適合手頭的任務(wù)。
3、供電問題
高頻開關(guān)和脈沖寬度調(diào)制引起的諧波電流可能導致電壓和電流失真，過載和過熱。從而縮短電機及部件的壽命，增加長期設(shè)備成本。另外，電涌本身還會造成電壓過高和過低。要解決這個問題，必須持續(xù)關(guān)注和檢查供電狀況。
4、潮濕
潮濕本身會侵蝕電機部件。當潮濕和空氣中的顆粒污染物混合起來，更是對電機的致命傷，進一步縮短泵機壽命。
5、灰塵和污染空氣中的各類懸浮顆粒會進入電機內(nèi)部，并產(chǎn)生各種危害。腐蝕性顆?？赡苣p部件，導電顆?？赡芨蓴_部件電流。而顆粒一旦堵塞冷卻通道，又會加速過熱。顯然，選擇正確的IP防護等級一定程度上可以緩解該問題。
以上這些問題都是相互關(guān)聯(lián)的，單獨處理其中一個很難完全解決。同時，這些問題也具備一個共同點：如果正確使用和維護電機，環(huán)境管理得當，可以預防這些問題。<發(fā)于2016-11-05>
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電機異常判斷方法
電動機異常判斷攻略 —— 看，聽，聞，摸四種方法能及時預防和排除故障，保證電動機的安全運行。
一、 看
觀察電動機運行過程中有無異常，主要表現(xiàn)為一下幾種情況
1. 定子繞組短路時，可能看到電動機冒煙;
2. 電動機嚴重過載或缺相運行時，轉(zhuǎn)速會變慢而且有較沉重的“嗡嗡”聲;
3. 電動機正常運行時，但突然停止時，會看到接線松脫處冒火花;保險絲熔斷或某部件被卡住的現(xiàn)象;
4. 若電動機劇烈振動，則可能是傳動裝置被卡住或電動機固定不良;
5. 若電動機內(nèi)接觸點和連接處有變色、燒痕和煙跡等，則說明可能有局部過熱、導體連接處接觸不良或繞組燒毀等;
二、 聽
電動機正常運行時應(yīng)發(fā)出均勻且較輕的“嗡嗡”聲，無雜音和特別的聲音。若發(fā)出的噪聲太大，包括電磁噪聲，軸承雜音，通風噪聲，機械摩擦聲扽個，均可能是故障先兆或故障現(xiàn)象。
1. 對于電磁噪聲，如果電動機發(fā)出忽高忽低且沉重的聲音，則原因可能是一下幾種：
(1) 定子和轉(zhuǎn)子間氣隙不均勻，此聲音忽高忽低且高低音間隙時間不變，這是軸承磨損從而使定子與轉(zhuǎn)子不同心所致;
(2) 三項電流不平衡。這是三相繞組存在誤接地，短路和接觸不良等原因，若聲音很沉悶則說明電動機嚴重過載或缺相運行;
(3) 鐵芯松動。電動機在運行中因振動使鐵芯固定螺栓松松造成鐵芯硅鋼片松松，發(fā)出噪聲。
2. 對于軸承雜聲，應(yīng)在電動機運行中經(jīng)常監(jiān)聽。監(jiān)聽方法是：將螺絲刀一端頂在軸承安裝部位，另一端貼近耳朵，便可聽到軸承運轉(zhuǎn)聲。若聲音為連續(xù)而細小的“沙沙”聲，不會有忽高忽低的變化及金屬摩擦聲，則軸承是正常運行，若出現(xiàn)一下幾種聲音則為不正?，F(xiàn)象：
(1)軸承運行時有“吱吱”聲，這事金屬摩擦聲，一般為軸承缺油所致，應(yīng)拆開軸承加注適量潤滑脂;
(2)若出現(xiàn)“唧哩”聲，這是滾珠轉(zhuǎn)動時發(fā)出的聲音，一般為潤滑脂干涸或缺油引起，可加注適量油脂;
(3)若出現(xiàn)“喀喀”聲，或“喀吱”聲，則為軸承內(nèi)滾珠不規(guī)則運動而產(chǎn)生的聲音，這是軸承內(nèi)滾珠損壞或電動機長期不用，潤滑脂干涸所致。
3. 若傳動機構(gòu)和被傳動機構(gòu)發(fā)出連續(xù)而忽高忽低的聲音，可以分為一下幾種情況處理：
(1)周期性“啪啪”聲，為皮帶接頭不平滑引起;
(2)周期性“咚咚”聲，為聯(lián)軸器或皮帶輪與軸間松動以及鍵或鍵槽磨損引起;
(3)不均勻的碰撞聲，為風葉碰撞風扇罩引起。
三、 聞
通過聞電動機的氣味也能判斷及預防電動機的故障。若發(fā)現(xiàn)有人、特殊的油漆味，說明電動機內(nèi)部溫度過高，若發(fā)現(xiàn)有很重的糊味或焦臭味，則可能是絕緣層被擊穿或繞組已燒毀?！ ?/span>
四、 摸
摸電動機一些部位的溫度也可以判斷電動機故障原因。為確保安全，用手模時應(yīng)用手背去碰觸電機外殼、軸承周圍部分，若發(fā)現(xiàn)溫度異常，其原因可能是一下幾種：
1. 通風不良。如風扇脫落。通風道堵塞等;
2. 過載。致使電流過大而使定子繞組過熱;
3. 定子繞組匝間短路或三相電流不平衡;
4. 頻繁啟動或制動;
5. 若軸承周圍溫度過高，則可能好似軸承損壞或缺油所致。<發(fā)于2014-11-25>
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步進電機和交流伺服電機性能比較
步進電機是一種離散運動的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進電機的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。
一、控制精度不同
兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、 1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機床的步進電機，其步距角為0.09°；德國百格拉公司（BERGER LAHR）生產(chǎn)的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。
交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機為例，對于帶標準2500線編碼器的電機而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅(qū)動器每接收217=131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。
二、低頻特性不同
步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當步進電機工作在低速時，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細分技術(shù)等。
交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)調(diào)整。
三、矩頻特性不同
步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，所以其更高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。
四、過載能力不同
步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其更大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。
五、運行性能不同
步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。
六、速度響應(yīng)性能不同
步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下MSMA 400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。
綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當?shù)目刂齐姍C。
<發(fā)于2014-04-25>
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伺服在工業(yè)機器人技術(shù)中的運用
自2008年以來，工業(yè)機器人在中國的銷量迅速放大，2012年銷售量已經(jīng)達到23000臺。工業(yè)機器人保有量從2000年的3500臺躍升至近10萬臺。這些增長需求主要來自于汽車、金屬、電子和機械制造等行業(yè)。
在所有應(yīng)用領(lǐng)域中，工業(yè)機器人的滲透率還不足12%，市場需求潛力巨大，尤其在中國市場，隨著制造成本增加、人口紅利開始消退，以機器人替代人工的需求上升，將帶動整個制造設(shè)備和技術(shù)升級。
工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)和自動化產(chǎn)品主要涉及伺服電機、減速機、控制器和傳感器等。而伺服電機可以分為兩大塊，一塊是電機本體，一塊則是運動控制系統(tǒng)。
電機
電機用于驅(qū)動機器人的關(guān)節(jié)，要求是要有更大功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高啟動轉(zhuǎn)矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍。特別是像機器人末端執(zhí)行器(手爪)應(yīng)采用體積、質(zhì)量盡可能小的電動機，尤其是要求快速響應(yīng)時，伺服電動機必須具有較高的可靠性，并且有較大的短時過載能力。
目前，高啟動轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的交、直流伺服電動機在工業(yè)機器人中得到廣泛的應(yīng)用。
伺服控制系統(tǒng)
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)，例如數(shù)控機床、機器人等。使用在伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動電機要求具有響應(yīng)速度快、定位準確、轉(zhuǎn)動慣量(使用在機電系統(tǒng)中的伺服電機的轉(zhuǎn)動慣量)較大。為了能夠和絲杠等機械部件直接相連，伺服電機有一種專門的小慣量電機，為了得到極高的響應(yīng)速度。但這類電機的過載能力低，當使用在進給伺服系統(tǒng)中時，必須加減速裝置。
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。<發(fā)于2014-07-21>
