当光电编码器的轴转动时A、B两根线都产生脉冲 输出,A、B两相脉冲相差90度相位角，由此可测 出光电编码器转动方向与电机转速。如果A相脉 冲比B相脉冲超前则光电编码器为正转,否则为反 转.Z线为零脉冲线 。
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1.3 什么叫伺服系统？
生活中自动控制的例子
人根据杯子的水量、无意识地思考需要时间。
水量（少、一半、7成程度、 全满）
开关的关闭
需要时间（需要点時間；快点；慢慢地）
这个时候的人行动 扭开关 监视水龙头的水流 调节开关的大小 监视杯子里的水流 当目标水量接近时 关闭开关
水 道
目標水量
指示：手（肌肉）指挥
显改善）
一般较低，细分型驱动时较高
高（具体要看反馈装置的分辨率）
高速时，力矩下降快
力矩特性好，特性较硬
过载时会失步
可3~10倍过载（短时）
大多数为开环控制，也可接编码器，防止 闭环方式，编码器反馈
失步
光电型旋转编码器（增量型/绝对值型） 光电型旋转编码器,旋转变压器型
一般 好
快
一般（旋转变压器型可耐振动）
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1.2 什么叫自动控制？
自动控制的三种举例:
处理控制
处理连续变化的对象，如温度、圧力、流量。 如将维持水位等数值作为控制对象。
自动调整
通过电压和频率控制电线、纸和软片的张力、 以及将水车和涡轮机的转速等保持到一定值作 为控制对象。
伺服系统
工作母机的刀台送行和机器人的运作、以及其 他很多行业那样将机械的控制、物体的机械式 的位置作为控制对象。
速度 感应器
位置 感应器
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• 主回路部分
o 整流单元（四相限电源） o 逆变单元 o 电流传感器
伺服主回路和变频器的 最大区别是：
1、过载倍数
2、电流采样精度
功率单元IPM和PIM之分，有集成模块和分离IGBT 结构
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特性 力矩范围 速度范围
控制方式
平滑性
精度 矩频特性 过载特性 反馈方式
编码器类型 响应速度 耐振动
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AC 伺服机制系统
课 程 大 纲
伺服的概述 伺服系统的分类 伺服系统的基本构成 伺服的工作原理 伺服的控制方式
伺服的应用
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1.1 伺服的概述
来源于动词『Ｓｅｒｖｅ』；服从、服务。 根据目标值的指令,迅速地自动作出动作反映的电机。 伺服系统也可以称谓是伺服机构。 省略“机构”和“机械装置”来看，伺服系统是有目的自行控制。 所谓控制，是指按照目的运行。也就是不由人手带动某些装置，而是 自己按照设定目的来控制对象。
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1.15 速度控制
放大器 力矩指令 电流环
产生力矩
+
速度指令
+
（模拟量）
－
－
速度环
速度感应
速度控制 ⇒ 通过对转速控制而达到任意目标转速。 ＊在速度控制时，就算马达有负载，指令速度与实际速度差（稳定速度 偏差）为「０」。
马达转速(min-1)
1000 0
2Ｖ
速度指令 Vcmd
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1.14 力矩控制
机械执行部件
电机
B、闭环--误差控制随动随动系统
数控机床进给系统的误差，是CNC输出的位置指令和机床工作台实际位置的差 值。 主要由执行元件、检测单元、比较环节、驱动电路和机床5部分组成。
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半闭环伺服系统 半闭环伺服系统的位置采样点如 图所示，是从驱动装置(常用伺 服电机)或丝杠引出，采样旋转 角度进行检测，不是直接检测运 动部件的实际位置。
感应器数据 (位置,状態）
負荷 （球等）
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把供给为了以如指示的旋转角和转速让伺服机制马达 旋转的电力 （电压、电流）的装置称为伺服系统增幅 容器或伺服系统放大器（Amplifier ），简称为「伺服 系统放大器」
伺服放大器的构成伺服放大器的构成
位置
速度
電流
电流 変換
伺服电机
位置环
電流环 速度环
伺服系统放大器基本构成图
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上位机
脉冲列
1.16 位置控制
アンプ
速度指令
偏差 计数器
+
－
速度环
力矩指令 电流环 +
－
位置感应
位置环
位置控制 ⇒ 通过对移动量（马达旋转数）的控制而达到任意目 标的位置。
＊位置控制通常有以下两种情况： ①控制只限于最终的位置的情况。（ＰＴＰ） ②控制移动中途的路线的情况。（轨迹控制、ＣＰ）
脑： 提出要 求、指示
判断・指示
水流
信息 眼
水量
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从系统组成元件的性质来看: 有电气伺服系统、液压伺服系统和电气-液压伺服系统及电气-电气伺服系统等
从系统输出量的物理性质来看: 有速度或加速度伺服系统和位置伺服系统等
从系统中所包含的元件特性和信号作用特点来看: 有模拟式伺服系统和数字式伺服系统
从系统的结构特点来看: 有单回伺服系统、多回伺服系统和开环伺服系统、闭环伺服系统。
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A、开环--即无位置反馈的系统
其驱动元件主要是功率步进电机或液压脉冲马达。 它的结构简单、易于控制，但缺点是精度差，低速不平稳，扭矩小。 一般用于轻载负载变化不大或经济型数控机床上。
CNC 插补指令
脉冲频率f 脉冲个数n 换算
f、n
脉冲环 形分配 变换
A相、B相 功率 放大
C相、…
定子（线圈）
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• （3）检测装置 o 数字传感器 • 增量型和绝对型 o 码盘刻线的差别 o 绝对式编码器2的n次方道刻线，不受不受停电、干扰、 速度、电气响应的影响的,尤其是高精度又要高速的情况 下，增量细分是无法满足要求的。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
增量方式
ＡＡｃｈｃｈ Aｃｈ
旋转盘构造
Ｎｃｈ Bｃｈ
绝对方式
Ｂｃ ｈ
输入： 使之产生力矩的指令值
放大器 力矩指令 +
（不可控制转速）
－
・负载扭矩＞产生扭矩・・马达被动停止 ・负载扭矩＝产生扭矩・・・・停止
Tl
+T Tps
－
0
・负载扭矩＜产生扭矩・・・・马达自行控制停止
产生力矩
负载力矩
Tcmd
+ Vα
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转子 轴承
定子
刹车
感应器
马达轴
刹车（可选）
转子（永久磁石） 感应器
步进电机系统
伺服电机系统
中小力矩（一般在20Nm以下）
小、中、大，全范围
低（一般在2000RPM以下，大力矩电机 高（可达6000RPM）,直流伺服电机更
小于1000RPM）
可达1~2万转/分
主要是位置控制 多样化智能化的控制方 位置/转速/转矩方式
式
低速时有振动（但用细分型驱动器则可明 好，运行平滑
CNC 插补 指令
位置控制单元
+ -
位置控制调 节器
速度控制单元
+
-
速度控制 调节与驱动
机械执行部件
实际 位置 反馈
实际 速度 反馈
检测与反馈单 元
电机
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指令信号 （位置、速度、力矩）
伺服马达
反馈器（感应器）
控制器
指令
控制 （伺服放大器）
ＰＬＣ等
反馈信号 （位置、完成信号、
状態信号）
駆動 （伺服马达）