伺服控制技術(shù)自學(xué)手冊

第1章 伺服控制技術(shù)在典型行業(yè)的應(yīng)用分析 1
1.1 概述 1
1.2 伺服控制在機(jī)床行業(yè)的應(yīng)用 3
1.3 伺服控制在紡織行業(yè)的應(yīng)用 4
1.4 伺服控制在包裝行業(yè)的應(yīng)用 5
1.5 伺服控制在印刷行業(yè)的應(yīng)用 6
第2章 伺服電機(jī)基礎(chǔ) 7
2.1 伺服電機(jī)基本原理 8
2.2 永磁同步伺服電機(jī) 11
2.2.1 永磁體技術(shù)基礎(chǔ) 11
2.2.2 永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 13
2.2.3 永磁同步伺服電機(jī)運(yùn)行原理 16
2.3 異步伺服電機(jī) 17
2.4 直接驅(qū)動伺服電機(jī) 21
2.4.1 力矩電機(jī) 21
2.4.2 直線電機(jī) 23
2.5 鐵芯分割式伺服電機(jī)定子制造工藝 26
2.5.1 技術(shù)概述 26
2.5.2 鐵芯分割式定子構(gòu)造 27
2.6 永磁式電機(jī)的齒槽定位轉(zhuǎn)矩 28
2.6.1 齒槽定位轉(zhuǎn)矩概述 28
2.6.2 齒槽轉(zhuǎn)矩抑制方法 28
第3章 伺服控制理論基礎(chǔ) 32
3.1 矢量控制原理 32
3.1.1 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型與坐標(biāo)變換 32
3.1.2 永磁同步電機(jī)矢量控制方法 34
3.2 PWM控制技術(shù)基礎(chǔ) 35
3.3 伺服驅(qū)動主回路 38
3.3.1 變流裝置 39
3.3.2 直流中間電路 42
3.3.3 開關(guān)電源電路 42
3.3.4 逆變電路 43
3.4 伺服控制回路 44
3.4.1 PID調(diào)節(jié)器基礎(chǔ) 45
3.4.2 伺服控制電流環(huán) 47
3.4.3 速度環(huán)PI設(shè)計(jì) 51
第4章 伺服電機(jī)與驅(qū)動的檢測技術(shù) 52
4.1 伺服電機(jī)的術(shù)語 52
4.2 伺服電機(jī)的檢測項(xiàng)目與檢測方法 54
4.3 伺服驅(qū)動器的檢測標(biāo)準(zhǔn)與方法 61
4.4 伺服驅(qū)動器的EMC及環(huán)境測試 65
4.4.1 伺服驅(qū)動器的EMC測試 65
4.4.2 伺服驅(qū)動器的環(huán)境測試 68
4.5 伺服驅(qū)動測試實(shí)例 69
4.5.1 輸入/輸出功能測試實(shí)驗(yàn) 71
4.5.2 伺服控制PWM死區(qū)時(shí)間實(shí)驗(yàn) 76
4.5.3 速度控制性能測試 77
4.5.4 扭矩控制實(shí)驗(yàn) 81
4.5.5 伺服控制SMPS的性能實(shí)驗(yàn) 81
4.5.6 伺服控制DC-Link性能實(shí)驗(yàn) 91
第5章 伺服電機(jī)及驅(qū)動的選型技術(shù) 93
5.1 電機(jī)選擇的基本方法 93
5.2 電機(jī)的規(guī)格、定額與容量的選擇 94
5.3 選擇伺服電機(jī)考慮的問題 95
5.4 負(fù)載轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算 97
5.5 永磁同步伺服電機(jī)的選型 99
5.6 直接驅(qū)動伺服電機(jī)的選型 102
5.6.1 直線電機(jī)的選型 102
5.6.2 力矩電機(jī)的選型 106
5.7 伺服驅(qū)動外圍電路選型技術(shù) 108
5.7.1 主電路、控制電路用電線 109
5.7.2 變壓器 110
5.7.3 配線用斷路器和漏電斷路器 110
5.7.4 電磁接觸器 111
5.7.5 電抗器和濾波器 112
5.7.6 制動電阻 113
5.8 驅(qū)動裝置選型實(shí)例 115
5.8.1 工程選型步驟 115
5.8.2 電源模塊的選擇 115
5.8.3 外圍部件的選擇 120
第6章 伺服控制的測量系統(tǒng) 125
6.1 測量系統(tǒng)基本原理 125
6.2 編碼器測量系統(tǒng) 126
6.2.1 增量式光電編碼器 126
6.2.2 絕對值編碼器 131
6.2.3 多圈絕對值編碼器 135
6.2.4 光電編碼盤的制造技術(shù) 137
6.2.5 混合式光電編碼器 139
6.3 旋轉(zhuǎn)變壓器 145
6.4 光柵尺 147
6.5 磁尺 149
6.5.1 磁尺的分類 149
6.5.2 磁頭 150
第7章 伺服驅(qū)動的優(yōu)化技術(shù) 152
7.1 伺服系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)整理論基礎(chǔ) 152
7.1.1 伺服驅(qū)動的控制回路 152
7.1.2 優(yōu)化基本概念 153
7.1.3 機(jī)械建模分析 156
7.2 頻率響應(yīng)的測量點(diǎn) 160
7.3 伺服驅(qū)動相關(guān)參數(shù)的設(shè)定 165
7.4 伺服控制特性的整定 166
7.4.1 交流伺服系統(tǒng)速度控制特性及整定 166
7.4.2 交流伺服系統(tǒng)位置控制特性及整定 167
7.5 西門子SIMODRIVE的驅(qū)動優(yōu)化 170
7.5.1 速度環(huán)的優(yōu)化說明 171
7.5.2 位置環(huán)的優(yōu)化說明 172
7.5.3 西門子611D優(yōu)化詳細(xì)步驟 174
7.5.4 611D速度控制環(huán)的設(shè)定 175
7.5.5 位置環(huán)優(yōu)化 178
第8章 基于PROFIBUS的SIMODRIVE 611U系列伺服驅(qū)動 181
8.1 SIMODRIVE 611U接口端子 182
8.2 SIMODRIVE 611U的連接方式 192
8.2.1 使用顯示器和操作者單元進(jìn)行參數(shù)化 193
8.2.2 通過RS232/RS485連接 195
8.2.3 PROFIBUS-DP模塊的連接 197
8.2.4 611U驅(qū)動的初始化設(shè)置 198
8.3 PROFIBUS通信控制基礎(chǔ) 199
8.3.1 硬件組態(tài) 199
8.3.2 控制字的功能描述 202
8.4 611U速度環(huán)控制的調(diào)試 210
8.4.1 速度環(huán)基本調(diào)試 210
8.4.2 通過PROFIBUS通信控制速度 212
8.4.3 固定速度值運(yùn)行 213
8.4.4 主軸定位控制 215
8.5 讀寫PKW參數(shù)區(qū)域 217
8.5.1 PKW參數(shù)區(qū)的結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ) 217
8.5.2 讀寫參數(shù) 219
8.6 驅(qū)動611U的位置控制運(yùn)行 222
8.6.1 電機(jī)點(diǎn)動運(yùn)行——Jog 222
8.6.2 返回參考點(diǎn) 224
8.6.3 MDI方式運(yùn)行 225
8.6.4 AUTO編程程序段運(yùn)行 227
第9章 伺服控制技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例 229
9.1 基于伺服控制技術(shù)的磁場磁力三維測試系統(tǒng) 229
9.1.1 主要硬件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 229
9.1.2 位置伺服控制實(shí)現(xiàn) 234
9.1.3 測試裝置的伺服性能和技術(shù)參數(shù) 237
9.1.4 測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)原理及結(jié)構(gòu) 241
9.2 西門子SIMODRIVE 611U的典型應(yīng)用 250
9.2.1 西門子SIMODRIVE 611U的應(yīng)用基礎(chǔ) 250
9.2.2 西門子611U伺服驅(qū)動在組合機(jī)床上的應(yīng)用 252
9.3 基于高端運(yùn)動控制卡的全自動玻璃切割機(jī) 266
9.3.1 運(yùn)動控制系統(tǒng)架構(gòu) 267
9.3.2 伺服連接與伺服調(diào)整 269
9.3.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 278
參考文獻(xiàn) 280