新疆大学：《机电一体化技术》课程教学课件（PPT讲稿）第五章 伺服系统设计

第五章伺服系统设计 内容提要 机电一体化设计基础第五章何服系统设计 本章将详细讨论伺服系统中各类执行元件 的控制与驱动和开环控制伺服系统设计，简要 介绍闭环控制伺服系统的设计

第五章 伺服系统设计 内容提要 本章将详细讨论伺服系统中各类执行元件 的控制与驱动和开环控制伺服系统设计，简要 介绍闭环控制伺服系统的设计

第五章伺服系统设计 第一节概述 第二节伺服系统中的执行元件 机电一体化设计基础第五章何服系统设计 第三节执行元件的控制与驱动 第四节开环控制的伺服系统设计

第一节 概述 第二节 伺服系统中的执行元件 第三节 执行元件的控制与驱动 第四节 开环控制的伺服系统设计 第五章 伺服系统设计

第五章伺服系统设计 机电一体化是机械与电子技术有机结合的产物。是在机械的 主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引入微电子技术，并 机电一体化设计基础第五章何服系统设计 将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。 伺服系统是机电一体化系统主要的子系统。如果说控制微机 是机电一体化系统的“大脑”，是发布“命令”的“指挥所”， 那么伺服系统则是机电一体化系统系统的“四肢”，是一种“执 行机构”。它忠实地执行由控制微机发来的运动命令，精确控制 执行部件的运动方向，进给速度与位移量

机电一体化是机械与电子技术有机结合的产物。是在机械的 主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引入微电子技术，并 将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。 伺服系统是机电一体化系统主要的子系统。如果说控制微机 是机电一体化系统的“大脑”，是发布“命令”的“指挥所”， 那么伺服系统则是机电一体化系统系统的“四肢”，是一种“执 行机构”。它忠实地执行由控制微机发来的运动命令，精确控制 执行部件的运动方向，进给速度与位移量。 第五章 伺服系统设计

第一节概述 伺服系统的基本概念 1.定义： 机电一体化设计基础第五章何服系统设计 伺服系统(Servo System)一伺服系统又称随动系统， 是一种能够跟踪输入指令信号进行动作，从而获得精确的位 移、速度或力输出的自动控制系统

第一节 概 述 一、伺服系统的基本概念 1 . 定义： 伺服系统(Servo System)——伺服系统又称随动系统， 是一种能够跟踪输入指令信号进行动作，从而获得精确的位 移、速度或力输出的自动控制系统

一、伺服系统的基本概念 2.特点 ?伺服系统是一种反馈控制系统。按照反馈控制理论伺服系统需不断 机电一体化设计基础第五章何服系统设计 检测在各种扰动作用下被控对象输出量的变化，与指令值进行比较，并 用两者的偏差值对系统进行自动调节，以消除偏差，使被控对象输出量 始终跟踪输入的指令值。 ?伺服系统是一个动态过渡过程。根据输入的指令值与输出的物理量 之间的偏差进行动作控制。因此伺服系统的工作过程是一个偏差不断产 生，又不断消除的动态过渡过程

一、伺服系统的基本概念 2 . 特点 ❖ 伺服系统是一种反馈控制系统。按照反馈控制理论伺服系统需不断 检测在各种扰动作用下被控对象输出量的变化，与指令值进行比较，并 用两者的偏差值对系统进行自动调节，以消除偏差，使被控对象输出量 始终跟踪输入的指令值。 ❖ 伺服系统是一个动态过渡过程。根据输入的指令值与输出的物理量 之间的偏差进行动作控制。因此伺服系统的工作过程是一个偏差不断产 生，又不断消除的动态过渡过程

、 伺服系统的基本概念 伺服系统本身就是一个典型的机电一体化系统。许多机电一体 化产品：如数控机床、工业机器人等，需要对输出量进行跟踪控制， 机电一体化设计基础第五章何服系统设计 因而伺服系统是机电一体化产品的一个重要组成部分，而且往往是实 现某些产品目的功能的主体。伺服系统本身离不开机械技术和电子技 术的综合运用，其功能是通过机电结合才得以实现的，因此，伺服系 统本身就是一个典型的机电一体化系统

❖ 伺服系统本身就是一个典型的机电一体化系统。 许多机电一体 化产品：如数控机床、工业机器人等，需要对输出量进行跟踪控制， 因而伺服系统是机电一体化产品的一个重要组成部分，而且往往是实 现某些产品目的功能的主体。伺服系统本身离不开机械技术和电子技 术的综合运用，其功能是通过机电结合才得以实现的，因此，伺服系 统本身就是一个典型的机电一体化系统。 一、伺服系统的基本概念

第一节概述 二、伺服系统的基本结构形式 机电一体化设计基础第五章何服系统设计 比较 调节 被控 输出其 元件 元件 绕醒 对象 深 图5-1伺服系统基本结构方框图 伺服系统的组成：比较元件、调节元件、执行元 件、被控对象和测量反馈元件

二、伺服系统的基本结构形式 第一节 概 述 伺服系统的组成：比较元件、调节元件、执行元 件、被控对象和测量反馈元件

二、伺服系统的基本结构形式 1.比较元件是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行 比较，以获得控制系统动作的偏差信号的环节，通常可通过电 机电一体化设计基础第五章何服系统设计 子电路或计算机软件来实现。 2.调节元件又称控制器，是伺服系统的一个重要组成部 分，其作用是对比较元件输出的偏差信号进行变换、放大，以 控制执行元件按要求动作。调节元件的质量对伺服系统的性能 有着重要的影响，其功能一般由软件算法加硬件电路实现，或 单独由硬件电路实现

1．比较元件 是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行 比较，以获得控制系统动作的偏差信号的环节，通常可通过电 子电路或计算机软件来实现。 2．调节元件 又称控制器，是伺服系统的一个重要组成部 分，其作用是对比较元件输出的偏差信号进行变换、放大，以 控制执行元件按要求动作。调节元件的质量对伺服系统的性能 有着重要的影响，其功能一般由软件算法加硬件电路实现，或 单独由硬件电路实现。 二、伺服系统的基本结构形式

二、伺服系统的基本结构形式 3.执行元件其作用是在控制信号的作用下， 将输入的各种形式的能量转换成机械能，驱动被控 机电一体化设计基础第五章何服系统设计 对象工作。 4.被控对象是伺服系统中被控制的设备或 装置，是直接实现目的功能或主功能的主体，其行 为质量反映着整个伺服系统的性能。被控对象一 般都是机械装置，包括传动机构和执行机构。 5.测量反馈元件是指传感器及其信号检测 装置，用于实时检测被控对象的输出量并将其反馈 到比较元件

3．执行元件 其作用是在控制信号的作用下， 将输入的各种形式的能量转换成机械能，驱动被控 对象工作。 4．被控对象 是伺服系统中被控制的设备或 装置，是直接实现目的功能或主功能的主体，其行 为质量反映着整个伺服系统的性能。被控对象一 般都是机械装置，包括传动机构和执行机构。 5．测量反馈元件 是指传感器及其信号检测 装置，用于实时检测被控对象的输出量并将其反馈 到比较元件。 二、伺服系统的基本结构形式

二、 伺服系统的基本结构形式 从外观结构上看，伺服系统还可看作是由电气控 制装置和机械执行装置两大部分组成的，如图5一2所 机电一体化设计基础第五章何服系统设计 示。在控制信号传递路线上，电气控制装置与机械执 行装置以执行元件作为接口；在信号反馈路线上，两 者以传感器作为接口。 開装榜 机械执 行装咒 餐

从外观结构上看，伺服系统还可看作是由电气控 制装置和机械执行装置两大部分组成的，如图5—2所 示。在控制信号传递路线上，电气控制装置与机械执 行装置以执行元件作为接口；在信号反馈路线上，两 者以传感器作为接口。 二、伺服系统的基本结构形式