伺服電機(jī)知識(shí)培訓(xùn).ppt

伺服電機(jī)知識(shí)培訓(xùn),一.伺服電機(jī)基本知識(shí) 伺服來(lái)自英文單詞Servo，指系統(tǒng)跟隨外部指令進(jìn)行人們所期望的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)要素包括位置、速度和力矩。 最常見(jiàn)的伺服是交流永磁同步伺服電機(jī)， 伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電在定子中形成變化的電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。最常見(jiàn)的是2500線標(biāo)準(zhǔn)編碼器配置的伺服電機(jī)。 伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類。 在交流伺服系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的類型有永磁同步交流伺服電機(jī)(PMSM)和感應(yīng)異步交流伺服電機(jī)(IM)，其中，永,磁同步電機(jī)具備十分優(yōu)良的低速性能、可以實(shí)現(xiàn)弱磁高速控制，調(diào)速范圍寬廣、動(dòng)態(tài)特性和效率都很高，已經(jīng)成為伺服系統(tǒng)的主流之選。而異步伺服電機(jī)雖然結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、制造簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但是在特性上和效率上存在差距，只在大功率場(chǎng)合得到重視。交流伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)可以從調(diào)速范圍、定位精度、穩(wěn)速精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)和運(yùn)行穩(wěn)定性等方面來(lái)衡量。中低檔的伺服系統(tǒng)調(diào)速范圍在1:1000以上，一般的在1:50001:10000，高性能的可以達(dá)到1:100000以上；定位精度一般都要達(dá)到1個(gè)脈沖，穩(wěn)速精度，尤其是低速下的穩(wěn)速精度比如給定1rpm時(shí)，一般的在0.1rpm以內(nèi)，高性能的可以達(dá)到0.01rpm以內(nèi)；動(dòng)態(tài)響應(yīng)方面，通常衡量的指標(biāo)是系統(tǒng)最高響應(yīng)頻率，即給定最高頻率的正弦速度指令，系統(tǒng)輸出速度波形的相位滯后不超過(guò)90或者幅值不小于50。應(yīng)用在特定要求高的一些場(chǎng)合，如伺服電機(jī)MRJ3系列的響應(yīng)頻率可達(dá)900Hz，目前國(guó)內(nèi)主流產(chǎn)品的頻率在200500Hz。運(yùn)行穩(wěn)定性方面，主要是指系統(tǒng)在電壓波動(dòng)、負(fù)載波動(dòng)、電機(jī)參數(shù)變化、上位控制器輸出特性變化、電磁干擾、以及其他特殊運(yùn)行條件下，維持穩(wěn)定運(yùn)行并保證一定的性能指標(biāo)的能力。,一套典型的伺服系統(tǒng)構(gòu)成: 上位機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器伺服電機(jī) (單片機(jī)PLC各種控制器) 伺服電機(jī)編碼器伺服驅(qū)動(dòng)器上位機(jī),交流伺服電機(jī)與普通電機(jī)的區(qū)別：1、根據(jù)電機(jī)的不同應(yīng)用領(lǐng)域，電機(jī)的種類很多。交流伺服電 機(jī)屬于控制類電機(jī)，這一點(diǎn)不等同普通電機(jī)。根據(jù)電機(jī)基本原理，伺服的基本概念是準(zhǔn)確、精確、快速定位。伺服電機(jī)的構(gòu)造與普通電機(jī)是有區(qū)別的，伺服電機(jī)帶編碼器反饋閉環(huán)控制，能滿足快速響應(yīng)和準(zhǔn)確定位，而普通電機(jī)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，沒(méi)有編碼器反饋?，F(xiàn)在市面上流通的交流伺服電機(jī)多為永磁同步交流伺服，這種電機(jī)受工藝限制，很難做到很大的功率，十幾千瓦以上的同步伺服電機(jī)價(jià)格很貴，在大功率的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，多采用異步伺服電機(jī)+變頻驅(qū)動(dòng)。2、電機(jī)的材料、結(jié)構(gòu)和加工工藝，交流伺服電機(jī)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻器驅(qū)動(dòng)的普通交流電機(jī)（一般交流電機(jī)或各類變頻電機(jī)）。就是說(shuō)當(dāng)伺服驅(qū)動(dòng)器輸出電流、電壓、頻率變化很快時(shí)，伺服電機(jī)能產(chǎn)生響應(yīng)的動(dòng)作變化，響應(yīng)特性和抗過(guò)載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻器驅(qū)動(dòng)的交流電機(jī)。當(dāng)然不是說(shuō)變頻器輸出不了變化那么快的電源信號(hào)，而是電機(jī)本身就反應(yīng)不了，所以在變頻器的內(nèi)部算法設(shè)定時(shí)為了保護(hù)電機(jī)做了相應(yīng)的過(guò)載設(shè)定。3、交流電機(jī)一般分為同步和異步電機(jī)：（1）、交流同步電機(jī)：就是轉(zhuǎn)子是由永磁材料構(gòu)成，所以轉(zhuǎn)動(dòng)后，隨著電機(jī)的定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的變化，轉(zhuǎn)子也做響應(yīng)頻率的速,度變化，而且轉(zhuǎn)子速度等于定子速度，所以稱“同步”。（2）、交流異步電機(jī)：轉(zhuǎn)子由感應(yīng)線圈和材料構(gòu)成。轉(zhuǎn)動(dòng)后，定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)切割定子的感應(yīng)線圈，轉(zhuǎn)子線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而轉(zhuǎn)子產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，感應(yīng)磁場(chǎng)追隨定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的變化，但轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)變化永遠(yuǎn)小于定子的變化，一旦等于就沒(méi)有變化的磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子的感應(yīng)線圈，轉(zhuǎn)子線圈中也就沒(méi)有了感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)消失，轉(zhuǎn)子失速又與定子產(chǎn)生速度差又重新獲得感應(yīng)電流。所以在交流異步電機(jī)里有個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)是轉(zhuǎn)差率就是轉(zhuǎn)子與定子的速度差的比率。 （3）、對(duì)應(yīng)交流同步和異步電機(jī)，變頻器就有相應(yīng)的同步變頻器和異步變頻器，伺服電機(jī)也有交流同步伺服和交流異步伺服。當(dāng)然變頻器里交流異步變頻常見(jiàn)，伺服則交流同步伺服常見(jiàn)。4、交流伺服電機(jī)與普通電機(jī)還有很多區(qū)別，可以參考一下電機(jī)學(xué)方面的書籍；普通電機(jī)通常功率很大，尤其是啟動(dòng)電流很大，伺服驅(qū)動(dòng)器的電流容量不能滿足要求?？蓮碾姍C(jī)的尺寸就知道原因了。,二. 伺服電機(jī)發(fā)展史 從技術(shù)發(fā)展上看 第一個(gè)發(fā)展階段（20世紀(jì)60年代以前），此階段是以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓伺服馬達(dá)或以功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)為中心的時(shí)代，伺服系統(tǒng)的位置控制為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。 第二個(gè)發(fā)展階段（20世紀(jì)6070年代），這一階段是直流伺服電動(dòng)機(jī)的誕生和全盛發(fā)展的時(shí)代，由于直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速性能，很多高性能驅(qū)動(dòng)裝置采用了直流電動(dòng)機(jī)，伺服系統(tǒng)的位置控制也由開(kāi)環(huán)系統(tǒng)發(fā)展成為閉環(huán)系統(tǒng)。在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用領(lǐng)域，永磁式直流電動(dòng)機(jī)占統(tǒng)治地位，其控制電路簡(jiǎn)單，無(wú)勵(lì)磁損耗，低速性能好。 第三個(gè)發(fā)展階段（20世紀(jì)80年代至今），這一階段是以機(jī)電一體化時(shí)代作為背景的，由于伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及其永磁材料、控制技術(shù)的突破性進(jìn)展，出現(xiàn)了無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機(jī)（方波驅(qū)動(dòng)），交流伺服電動(dòng)機(jī)（正弦波驅(qū)動(dòng)）等種種新型電動(dòng)機(jī)。 進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，因?yàn)槲㈦娮蛹夹g(shù)的快速發(fā)展，電路的集成度越來(lái)越高，對(duì)伺服系統(tǒng)產(chǎn)生了很重要的影響，交流伺服系統(tǒng)的控制方式迅速向微機(jī)控制方向發(fā)展，并由硬件伺服轉(zhuǎn)向軟件伺服，智能化的軟件伺服將成為伺服控制的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。 伺服系統(tǒng)控制器的實(shí)現(xiàn)方式在數(shù)字控制中也在由硬件方式向著軟件方式發(fā)展；在軟件方式中也是從伺服系統(tǒng)的外環(huán)向內(nèi)環(huán)、進(jìn)而向接近電動(dòng)機(jī)環(huán)路的更深層發(fā)展。,目前，伺服系統(tǒng)的數(shù)字控制大都是采用硬件與軟件相結(jié)合的控制方式，其中軟件控制方式一般是利用微機(jī)實(shí)現(xiàn)的。這是因?yàn)榛谖C(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字伺服控制器與模擬伺服控制器相比，具有下列優(yōu)點(diǎn)： （1） 能明顯地降低控制器硬件成本。速度更快、功能更新的新一代微處理機(jī)不斷涌現(xiàn)，硬件費(fèi)用會(huì)變得很便宜。體積小、重量輕、耗能少是它們的共同優(yōu)點(diǎn)。 （2） 可顯著改善控制的可靠性。集成電路和大規(guī)模集成電路的平均無(wú)故障時(shí)（MTBF）大大長(zhǎng)于分立元件電子電路。 （3） 數(shù)字電路溫度漂移小，也不存在參數(shù)的影響，穩(wěn)定性好。 （4） 硬件電路易標(biāo)準(zhǔn)化。在電路集成過(guò)程中采用了一些屏蔽措施，可以避免電力電子電路中過(guò)大的瞬態(tài)電流、電壓引起的電磁干擾問(wèn)題，因此可靠性比較高。 （5） 采用微處理機(jī)的數(shù)字控制，使信息的雙向傳遞能力大大增強(qiáng)，容易和上位系統(tǒng)機(jī)聯(lián)運(yùn)，可隨時(shí)改變控制參數(shù)。 （6） 可以設(shè)計(jì)適合于眾多電力電子系統(tǒng)的統(tǒng)一硬件電路，其中軟件可以模塊化設(shè)計(jì)，拼裝構(gòu)成適用于各種應(yīng)用對(duì)象的控制算法；以滿足不同的用途。軟件模塊可以方便地增加、更改、刪減，或者當(dāng)實(shí)際系統(tǒng)變化時(shí)徹底更新。 （7） 提高了信息存貯、監(jiān)控、診斷以及分級(jí)控制的能力,使伺服系統(tǒng)更趨于智能化。 （8） 隨著微機(jī)芯片運(yùn)算速度和存貯器容量的不斷提高，性能優(yōu)異但算法復(fù)雜的控制策略有了實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。,從國(guó)內(nèi)形勢(shì)上看 我國(guó)從1970年代開(kāi)始跟蹤開(kāi)發(fā)交流伺服技術(shù)，主要研究力量集中在高等院校和科研單位，以軍工、宇航衛(wèi)星為主要應(yīng)用方向，不考慮成本因素。主要研究機(jī)構(gòu)是北京機(jī)床所、西安微電機(jī)研究所、中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所等。80年代之后開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域，直到2000年，國(guó)產(chǎn)伺服停留在小批量、高價(jià)格、應(yīng)用面狹窄的狀態(tài)，技術(shù)水平和可靠性難以滿足工業(yè)需要。2000年之后，隨著中國(guó)變成世界工廠、制造業(yè)的快速發(fā)展為交流伺服提供了越來(lái)越大的市場(chǎng)空間，國(guó)內(nèi)幾家公司相繼推出自己品牌. 1。技術(shù)狀況（1）.當(dāng)前國(guó)內(nèi)外交流伺服產(chǎn)品的水平交流伺服系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，一直隨著用戶的需求而不斷發(fā)展。電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)、傳感和控制技術(shù)等關(guān)聯(lián)技術(shù)的不斷變化、造就了各種各樣的配置。就電動(dòng)機(jī)而言，可以采用盤式電機(jī)、無(wú)鐵芯電機(jī)、直線電機(jī)、外轉(zhuǎn)子電機(jī)等，驅(qū)動(dòng)器可以采用各種功率電子元件，傳感和反饋裝置可以是不同精度、性能的編碼器、旋變和霍爾元件甚至是無(wú)傳感器技術(shù)，控制技術(shù)從采用單片機(jī)開(kāi)始，一直到采用高性能DSP和各種可編程模塊，以及現(xiàn)代控制理論的實(shí)用化等等。從2005年11月在德國(guó)紐倫堡舉辦的SPS/IPC/Drives展覽上可以看到世界范圍內(nèi)電氣驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制和相關(guān)軟件的最新情況，其中交流伺服產(chǎn)品的亮點(diǎn)很多，代表了當(dāng)前的國(guó)際水平。2。技術(shù)發(fā)展方向現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)，經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，數(shù)字控制環(huán)已經(jīng)無(wú)處不在，比如換相、電流、速度和位置控制；采用新型功率半導(dǎo)體器件、高性能DSP加FPGA、以及伺服專用模塊(比如IR推出的伺服控制專用引擎)也不足為奇。,國(guó)際廠商伺服產(chǎn)品每5年就會(huì)換代，新的功率器件或模塊每22.5年就會(huì)更新一次，新的軟件算法則日新月異，總之產(chǎn)品生命周期越來(lái)越短。總結(jié)國(guó)內(nèi)外伺服廠家的技術(shù)路線和產(chǎn)品路線，結(jié)合市場(chǎng)需求的變化，可以看到一些最新發(fā)展趨勢(shì)：高效率化，直接驅(qū)動(dòng)，高速、高精、高性能化，一體化和集成化，通用化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化和模塊化，從故障診斷到預(yù)測(cè)性維護(hù)，專用化和多樣化，小型化和大型化；其他動(dòng)向如：發(fā)熱抑制、靜音化、清潔技術(shù)等。 2。市場(chǎng)狀況（1）.歐美和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模以及基本走勢(shì) 根據(jù)ARC2001年的報(bào)告，當(dāng)年全球伺服驅(qū)動(dòng)的市場(chǎng)規(guī)模是20.67億美元，01年到06年的復(fù)合增長(zhǎng)率在7以上，預(yù)計(jì)全球伺服系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)模在2006年會(huì)達(dá)到29億美金左右(這個(gè)預(yù)測(cè)包括了交流伺服和步進(jìn)電機(jī))?，F(xiàn)在回過(guò)頭來(lái)看，恐怕已經(jīng)不止這個(gè)數(shù)據(jù)，這中間經(jīng)歷了911等因素造成的02、03年的市場(chǎng)衰退和04年之后的恢復(fù)性增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年增長(zhǎng)率會(huì)有所提高。國(guó)內(nèi)交流伺服的市場(chǎng)規(guī)模2006年估計(jì)在20億人民幣左右，市場(chǎng)規(guī)模近3年一直保持了大于25的年復(fù)合增長(zhǎng)率，在所有自動(dòng)化產(chǎn)品中當(dāng)屬發(fā)展最快之列。而且隨著世界制造業(yè)加速向中國(guó)轉(zhuǎn)移，國(guó)產(chǎn)數(shù)控裝備在國(guó)家政策的扶持下快速向高性能、高附加值發(fā)展，國(guó)產(chǎn)交流伺服系統(tǒng)的性價(jià)比快速提高，交流伺服系統(tǒng)的市場(chǎng)會(huì)繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，預(yù)計(jì)從2007到2010年復(fù)合增長(zhǎng)率在20以上。但是平均單價(jià)也將隨著競(jìng)爭(zhēng)加劇不斷下降，每年大約下降10。,大陸伺服產(chǎn)品的用戶區(qū)域主要分布在華東、華南和華北，其中華東市場(chǎng)(上海、江浙和山東)占45，以廣東為主的華南和以京津?yàn)橹鞯娜A北各為15左右。華中和東北大約是10。華東市場(chǎng)是伺服最大的消費(fèi)市場(chǎng)，而且這個(gè)趨勢(shì)會(huì)持續(xù)下去。伺服驅(qū)動(dòng)廠商面臨用戶和OEM廠家不斷變化的需求的挑戰(zhàn)，伺服驅(qū)動(dòng)器的上位機(jī)可以是CNC系統(tǒng)、通用運(yùn)動(dòng)控制器和PLC，還有各種嵌入式控制器，他們必須不斷推出多樣化的產(chǎn)品，滿足所有運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的要求。從功率范圍上，當(dāng)前100W2000W是主流，大約占整個(gè)伺服市場(chǎng)的70，而10kW以下的品種占到90。在轉(zhuǎn)速范圍上，大約60的用戶需要3000rpm以內(nèi)的電機(jī)，另外30需要30006000轉(zhuǎn)，不到10的人需要10000rpm或以上轉(zhuǎn)速的電機(jī)。分析當(dāng)前國(guó)內(nèi)用戶的購(gòu)買因素，占前三位的是穩(wěn)定可靠性、價(jià)格和服務(wù)。這也說(shuō)明目前國(guó)內(nèi)交流伺服市場(chǎng)還處在較低級(jí)的階段，對(duì)性能和功能的充分利用沒(méi)有擺在重要位置。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，伺服廠商的關(guān)鍵成功因素應(yīng)該是產(chǎn)品的性價(jià)比、可靠性、技術(shù)含量、以及市場(chǎng)份額和品牌影響力。 （2）.國(guó)內(nèi)市場(chǎng)品牌競(jìng)爭(zhēng)狀況國(guó)內(nèi)交流伺服市場(chǎng)當(dāng)前品牌競(jìng)爭(zhēng)情況和10多年前的變頻器市場(chǎng)非常類似。當(dāng)時(shí)進(jìn)口(主要是日本富士和三肯)產(chǎn)品占據(jù)了90以上的市場(chǎng)份額，經(jīng)過(guò)10年的奮斗，國(guó)產(chǎn)變頻器已經(jīng)占據(jù)了中低端市場(chǎng)，在整個(gè)市場(chǎng)份額上與進(jìn)口產(chǎn)品二分天下，并涌現(xiàn)了利德華福、森蘭等一批有實(shí)力、也有技術(shù)的廠商，其中利德華福在大功率變頻器細(xì)分市場(chǎng)上取得絕對(duì)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。,最近2、3年來(lái)自臺(tái)灣的伺服廠商在國(guó)內(nèi)設(shè)廠，并加大了市場(chǎng)推廣的力度，主要是臺(tái)達(dá)和東元，其技術(shù)水平和價(jià)格水平都居于進(jìn)口中端產(chǎn)品和國(guó)產(chǎn)品牌之間，在競(jìng)爭(zhēng)中主要突出性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，對(duì)國(guó)產(chǎn)品牌帶來(lái)了新的競(jìng)爭(zhēng)壓力，市場(chǎng)占有率提高到大約5-10%。中國(guó)國(guó)內(nèi)的品牌主要有華中數(shù)控、廣州數(shù)控、蘭電、珠海運(yùn)控等，近期又出現(xiàn)了南京埃斯頓、無(wú)錫百科、上海鄂爾多斯、深圳眾為興等品牌，粗略計(jì)算，宣稱推出交流伺服產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)廠家不下20個(gè)。國(guó)產(chǎn)品牌產(chǎn)品功率范圍多在5kW以內(nèi)，技術(shù)路線上與日系產(chǎn)品接近，目前總市場(chǎng)占有率在10左右。 展望未來(lái)，隨著伺服價(jià)格的不斷下降、交流伺服的市場(chǎng)接受度不斷上升，中低端市場(chǎng)有非常大的增長(zhǎng)空間，因此本土廠商仍將有很大作為；同時(shí)臺(tái)灣、日本廠商也將在整個(gè)市場(chǎng)的擴(kuò)大中獲益，歐美品牌的市場(chǎng)占有率將逐漸下降，但仍將保持很高的毛利水平。 3。交流伺服的行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)最早被應(yīng)用到宇航和軍事領(lǐng)域，比如火炮、雷達(dá)控制。逐漸進(jìn)入到工業(yè)領(lǐng)域和民用領(lǐng)域。工業(yè)應(yīng)用主要包括高精度數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人和其他廣義的數(shù)控機(jī)械，比如紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體設(shè)備、郵政機(jī)械、冶金機(jī)械、自動(dòng)化流水線、各種專用設(shè)備等。其中伺服用量最大的行業(yè)依次是：機(jī)床、紡織、食品包裝、電子半導(dǎo)體、塑料、印刷和橡膠機(jī)械，合計(jì)超過(guò)75。在數(shù)控機(jī)床中使用永磁無(wú)刷伺服電機(jī)代替步進(jìn)電機(jī)做進(jìn)給已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)，部分高端產(chǎn)品開(kāi)始采用永磁交流直線伺服系統(tǒng)。在主軸傳動(dòng)中采用高速永磁交流伺服取代異步變頻驅(qū)動(dòng)來(lái)提高效率和速度也成為熱點(diǎn)。,在機(jī)器人領(lǐng)域，無(wú)刷永磁伺服系統(tǒng)得到大量應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人擁有多個(gè)自由度，每臺(tái)工業(yè)機(jī)器人需要的電機(jī)數(shù)量在10臺(tái)以上。目前世界范圍內(nèi)工業(yè)機(jī)器人擁有量超過(guò)100萬(wàn)臺(tái)，機(jī)器人的需求量年增長(zhǎng)在30以上。紡織行業(yè)當(dāng)前應(yīng)用伺服的比例很低，但卻是未來(lái)交流伺服大批量應(yīng)用的重要行業(yè)之一。從90年代初期至今已經(jīng)15年，紡織行業(yè)技術(shù)進(jìn)步主要是依靠變頻化、PLC化。只有少量紡織機(jī)械采用了高檔伺服技術(shù)，用于提高精度和效率，目前已有高檔梳棉機(jī)、帶自調(diào)勻整的并條機(jī)、新型粗紗機(jī)、數(shù)控細(xì)紗機(jī)、分條整經(jīng)機(jī)、漿紗機(jī)、園網(wǎng)印花機(jī)等設(shè)備應(yīng)用了交流伺服。無(wú)梭織機(jī)上已經(jīng)開(kāi)始采用帶交流伺服的電子送經(jīng)和電子送經(jīng)卷取，印染設(shè)備上也要用到伺服系統(tǒng)。無(wú)軸(電子軸)傳動(dòng)技術(shù)在印刷機(jī)上應(yīng)用，也是目前全球印刷企業(yè)和機(jī)械制造商的焦點(diǎn)。包裝設(shè)備上，采用伺服控制可以提高單位時(shí)間的產(chǎn)量、提高資源利用率、增加品種適應(yīng)性和提高產(chǎn)品質(zhì)量，因此交流伺服在包裝機(jī)械上的廣泛使用只是時(shí)間問(wèn)題。這幾年出現(xiàn)的新型電梯曳引機(jī)，采用永磁同步伺服電機(jī)做無(wú)齒輪直接驅(qū)動(dòng)，取代變頻異步驅(qū)動(dòng)，具有更高的控制精度、動(dòng)態(tài)特性、高效率、低噪聲，已經(jīng)成為國(guó)際和國(guó)內(nèi)主要電梯廠的熱點(diǎn)產(chǎn)品，促進(jìn)了電梯產(chǎn)業(yè)的革命。國(guó)內(nèi)已有寧波申菱、沈陽(yáng)博林特等電梯廠家研制出了自己的曳引機(jī)電機(jī)產(chǎn)品，配進(jìn)口矢量控制變頻器或伺服驅(qū)動(dòng)器。國(guó)際交流伺服市場(chǎng)處于恢復(fù)性增長(zhǎng)狀態(tài)，而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)在未來(lái)35年仍將維持高速增長(zhǎng)。,三.伺服馬達(dá)選型和使用 一般伺服都有三種控制方式：速度控制方式，轉(zhuǎn)矩控制方式，位置控制方式。速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來(lái)控制的。位置控制是通過(guò)發(fā)脈沖來(lái)控制的。如果上位控制器有比較好的閉環(huán)控制功能，用速度控制效果會(huì)好一點(diǎn)。如果本身要求不是很高，或者，基本沒(méi)有實(shí)時(shí)性的要求，用位置控制方式對(duì)上位控制器沒(méi)有很高的要求。就伺服驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)速度來(lái)看，轉(zhuǎn)矩模式運(yùn)算量最小，驅(qū)動(dòng)器對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)最快；位置模式運(yùn)算量最大，驅(qū)動(dòng)器對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)最慢。 1）轉(zhuǎn)矩控制：轉(zhuǎn)矩控制方式是通過(guò)外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來(lái)設(shè)定電機(jī)軸對(duì)外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，具體表現(xiàn)為例如10V對(duì)應(yīng)5Nm的話，當(dāng)外部模擬量設(shè)定為5V時(shí)電機(jī)軸輸出為2.5Nm:如果電機(jī)軸負(fù)載低于2.5Nm時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，外部負(fù)載等于2.5Nm時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)，大于2.5Nm時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)（通常在有重力負(fù)載情況下產(chǎn)生）?？梢酝ㄟ^(guò)即時(shí)的改變模擬量的設(shè)定來(lái)改變?cè)O(shè)定的力矩大小，也可通過(guò)通訊方式改變對(duì)應(yīng)的地址的數(shù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用主要在對(duì)材質(zhì)的受力有嚴(yán)格要求的纏繞和放卷的裝置中，例如繞線裝置或拉光纖設(shè)備，轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時(shí)更改以確保材質(zhì)的受力不會(huì)隨著纏繞半徑的變化而改變。,2）位置控制：位置控制模式一般是通過(guò)外部輸入的脈沖的頻率來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，通過(guò)脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，也有些伺服可以通過(guò)通訊方式直接對(duì)速度和位移進(jìn)行賦值。由于位置模式可以對(duì)速度和位置都有很嚴(yán)格的控制，所以一般應(yīng)用于定位裝置。應(yīng)用領(lǐng)域如數(shù)控機(jī)床、印刷機(jī)械等主要場(chǎng)合。3）速度模式：通過(guò)模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時(shí)速度模式也可以進(jìn)行定位，但必須把電機(jī)的位置信號(hào)或直接負(fù)載的位置信號(hào)給上位反饋以做運(yùn)算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測(cè)位置信號(hào)，此時(shí)的電機(jī)軸端的編碼器只檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，位置信號(hào)就由直接的最終負(fù)載端的檢測(cè)裝置來(lái)提供了，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動(dòng)過(guò)程中的誤差，增加了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。,