w
P1
P2
CNP3
P
再生选件
C
CNP2
D
L11 L21
240VDC电源
CN1
DICOM 20 DOCOM 46
CN2
1 P5 2 LG 3 MR 4 MRR 7 MD 8 MDR
9 BAT
编码器Z相脉冲 （差动线驱动器）
编码器A相脉冲 （差动线驱动器）
编码器B相脉冲
（差动线驱动器） 控制公共端 编码器Z相脉冲
DICOM 21
RA1
ALM 48
RA2
ZSP 23
RA3
TLC 25
RA4
RD
49
RA5
SA
24
P15R 1
TLA 27
LG
28
VC
2
SD PLATE
CN5
1 VBUS 2 D3 D+ 5 GND
SHELL SHIELD
USB
VBUS DD+
GND
SHIELD
监控输出
最大+1mA双向示波器
CN6
（±10V输出）
交流调速系统及应用
无锡职业技术学院
黄麟
模块五 实现伺服电动机位置控制
项目六 实现伺服电机闭环位置控制
模块五:实现伺服电动机位置控制
项目六 实现伺服电机闭环位置控制
伺服电动机及伺服驱动器
模块五:实现伺服电动机位置控制
直流伺服电动机
一、伺服电动机
交流伺服电动机
伺服电动机又称为执行电动机，在自动控制 系统中作为执行元件。它将输入的电压信号转变 为转轴的角位移或角速度输出，改变输入信号的 大小和极性可以改变伺服电动机的转速与转向， 故输入的电压信号又称为控制信号或控制电压。
无刷直流电机结构原理图
+
A
B'
C'
电动机
位置 传感器
-
C
B
A'
电子 开关线路
V1
V2 V3
绕阻里电流的通、断和方向的变化是通过电子换向电路实现的
和普通直流电机一样，无刷直流电机转矩的获得也是通过改变相应电枢线圈 电流在不同极下时的方向，从而使转矩总是沿着一个固定的方向。为了实现
这一点，必须有位置传感器，传感并确认磁极与绕组之间的相对位置
模块五:实现伺服电动机位置控制
直流电源
控制器
电动机 输出
位置传感器
无刷直流电机构成框图
三相三状态BLDCM 原理
传感器：H1=1 H2=0 H3=1 导通相：B
模块五:实现伺服电动机位置控制
传感器：H1=1 H2=0 H3=0 导通相：B
传感器：H1=1 H2=1 H3=0 导通相：C
传感器：H1=0 H2=1 H3=0 导通相：C
3 MO1 1 LG 2 MO2
A
监控输出1
10k
A
监控输出2
10k
转 矩 控 制 操 作
模块五:实现伺服电动机位置控制
电源 三相 AC220-230V
请构成在报警和异常停止时切断 MC的联控回路
NFB
MC
功率改善 直流电抗 器FR-BEL （选件）
伺服放大器 MR-J3-A
L1
u
L2
v
L3 N
CNP1
PULSE F-
□□14 □□14 □□14 □□14 □□14
PULSE R+ □□14
PULSE R- □□14
PG05 □□14
PG05 COM □□14
公共终端
再生选件
C
CNP2
D
L11 L21
CN1
DICOM 20
DOCOM 46
CR
41
OPC 12
RD
49
PP
10
PG
11
NP
35
NG
36
LZ
8
LZR
9
LG
3
CN2
1 P5 2 LG 3 MR 4 MRR 7 MD 8 MDR 9 BAT PLATE SD
CN3
5 SDP 4 SDN 3 RDP 6 RDN 1 LG
QD750
编码器A相脉冲 （差动线驱动器）
编码器B相脉冲 （差动线驱动器）
控制公共端 编码器Z相脉冲
（差动线驱动器）
LA LAR LB LBR LG OP P15R SD
4 5 6 7 34 33 1 PLATE
7 LG 8 TRE
CN4
1 BAT 2 LG
伺服电机
HF-KP系列
u
v
w
SM
240VDC
B1
Z B2
电磁制动
EMG 当伺服ON信号变为OFF 以及有报警信号时断开
RS-422
RDP RDN SDP SDN GND GND
P5 LG
MR 编 MRR 码 MD 器
（差动线驱动器）
LZ LZR LA LAR LB LBR LG OP P15R SD
8 9 4 5 6 7 34 33 1 PLATE
PLATE SD
CN3
5 SDP 4 SDN 3 RDP 6 RDN 1 LG 7 LG
8 TRE
伺服电机
HF-KP系列
u
v
w
SM
电磁制动
B1
240VDC
Z B2
EMG
其最大特点是：有控制电压时转子立即旋转， 无控制电压时转子立即停转。
模块五:实现伺服电动机位置控制
控制相
M(t)
u(t)
M
J
Ө(t)
T 1
f
2
固定相
n nm n0
两相伺服交流电机结构原理图 1-两相交流伺服电动机的机械特性；
2-普通异步电动机的机械特性 交流异步电机的机械特性
模块五:实现伺服电动机位置控制
6 RDN 1 LG
SDN GND
SD PLATE
7 LG
GND
8 TRE
紧急停止 伺服接通
复位 速度选择1 速度选择2
正转开始 反转开始 正转行程末端 反转行程末端
故障 零速检测 转矩限制有效
准备就绪 速度到达
上限设定 模拟转矩限制 +10V/最大转矩
上限设定 模拟速度限制 +10V/额定速度
EMG 42 SON 15 RES 19 SP1 41 SP2 16 ST1 17 ST2 18 LSP 43 LSN 44 DOCOM 47
BAT
编码器Z相脉冲 （差动线驱动器）
编码器A相脉冲 （差动线驱动器）
编码器B相脉冲
（差动线驱动器） 控制公共端 编码器Z相脉冲
（差动线驱动器）
LZ
8
PLATE SD
SD
LZR
9
LA
4
LAR
5
CN3 RS-422
5 SDP
RDP
LB
6
4 SDN
RDN
LBR
7
3 RDP
SDP
LG
34
OP
33
P15R 1
10k
A
监控输出2
10k
速 度 控 制 操 作
电源 三相 AC220-230V
模块五:实现伺服电动机位置控制
请构成在报警和异常停止时切断 MC的联控回路
NFB
MC
伺服放大器 MR-J3-A
CNP3
伺服电机 HF-KP系列
功率改善 直流电抗 器FR-BEL （选件）
L1
u
L2
v
L3 N
CNP1
w
P1
MDR BAT SD
紧急停止 伺服接通
复位 比例控制 转矩限制选择 正转行程末端 反转行程末端
故障 零速检测 转矩限制有效 定位完成
上限设定 模拟转矩限制 +10V/最大转矩
EMG 42
SON 15
RES 19
PC
17
TL
18
LSP 43
LSN 44
DOCOM 47
DICOM 21 ALM 48 ZSP 23 TLC 25 INP 24
S
场方向
N V
电流的磁场方向
通电顺序：100110->100101->101001->011001>011010->010110
V
U
模块五:实现伺服电动机位置控制
二、伺服驱动器
三种控制模式 位置控制模式 速度控制模式 转矩控制模式
模块五:实现伺服电动机位置控制
定 位 控 制 操 作
模块五:实现伺服电动机位置控制
传感器：H1=0 H2=1 H3=1 导通相：A
传感器：H1=0 H2=0 H3=1 导通相：A
传感器：H1=1 H2=0 H3=1 导通相：B
模块五:实现伺服电动机位置控制
旋转
1
Tr 1
方向
U
指令 Tr
2
6
Tr 3
V
Tr 4
T6
光
T1
T3
T2
T2
T5
Tr 5
W Tr 6
W
电流的磁
W 旋转磁 场方向
控制方式
可采用下列三种方法来控制伺服电动机的转速高 低及旋转方向。
（1）幅值控制 保持控制电压与励磁电压间的 相位差不变，仅改变控制电压的幅值。
（2）相位控制 保持控制电压的幅值不变，仅 改变控制电压与励磁电压间的相位差。
（3）幅-相控制 同时改变控制电压的幅值和 相位。
模块五:实现伺服电动机位置控制