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如何实现伺服自动化系统的设计论文资料说明
赵成林
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随着我国经济的快速提高，对工业现代化控制要求也是越来越高，精确控制已经深入到现代化工业控制的各个环节，伺服自动化系统进入国内后，迅速得到快速的发展和普及。伺服电机作为现代自动化控制必不可少的部分，对现代化控制具有很高的水平，其中有六种控制模式，位置控制模式（P）、速度控制模式（S）、转矩控制模式（T）、位置和速度控制模式（PS）、位置转矩控制模式（PT）、速度转矩控制模式（ST）。本文重点介绍伺服自动化系统在工业自动化中的控制应用，使用软件及其编程思路，以及利用定位模块对伺服电机进行控制，实现工件传递和翻转，以制造业的一个部件制造为例子，由原来的电机抱闸控制改造为伺服控制，原来的控制模式经常出现废品，由于制造材料为钛合金，造价较高，出现废品就意味着大量的产品损失和其他工序的无用功，即对成本进行增加，加工效率也无法提高，因此采用伺服控制，减少废品，提高效率。伺服系统和 PLC 定位模块及其伺服系统和 PLC 运动控制器也是现代化精确控制的比不可少的部门，要实现运动控制和精确运动控制的最佳解决方案也是利用上述的方案。论文的后面还有后续实现过程的问题和实现的方法进行论述，对原有的控制模式和硬件的实现都有较大的改动，改造费用在 2 万元左右，但是每个月减的废品的价值在 10 万元左右，应该是改造后的应用也是较为成功的，每个月减少废品率 10%左右。
伺服自动化控制的研究现状在机电设备中伺服系统具有重要的地位的控制方式，下面简单说明伺服电机的发展历史： （1） 直流伺服系统 伺服系统的发展经历了由液压到电气的过程。基于该类型转换成直流电伺服电动机驱动系统（DC）和交流伺服系统（AC）伺服系统。 20 世纪 50 年代，无刷电动机和直流电动机来实现的产物，并在计算机外围设备及机器获得了广泛的应用范围。 70 年是一个直流伺服电机的应用最为广泛的时代［2］ 。 （2）交流伺服系统 从上世纪 70 年代末到 80 年代初，随着微处理器技术，大功率高性能半导体功率器件技术和电机永磁材料和具有成本效益的制造工艺，交流伺服技术的日益发展 - 交流伺服电机和交流伺服控制系统逐渐成为主导产品。交流伺服驱动技术已经成为了基础，实现工业自动化技术之一，并将逐步取代直流伺服系统［3］ 。根据电动机的点的类型使用交流伺服驱动系统中，有两个主要的类别：永磁同步（SM 型）的交流伺服电机的系统和异步感应（IM 型） AC 伺服马达系统。其中，永磁同步电动机交流伺服系统在技术上已经完全成熟，具有很好的低速性能，并实现高速弱磁控制，拓宽了系统的调速范围，以满足高要求高性能伺服驱动器。并以较低的价格和性能的永磁材料的大幅增加，其在工业自动化领域中的应用将越来越广泛，已经成为主流的交流伺服系统。异步感应电动机交流伺服系统，由于异步感应电机坚固耐用，易于制造，价格低廉，因此具有良好的发展前景，代表伺服技术的未来发展方向。但由于系统采用矢 2 量控制，相对的永磁同步电动机伺服控制系统更加复杂，并且有低的速度运行时也效率低下，发热和严重的技术问题需要克服，还没有被广泛使用。执行器系统一般是普通三相鼠笼式异步电动机，功率转换器件通常采用智能功率模块 IPM 。为了进一步提高系统的动态和静态性能，可闭环位置和速度控制。随之而来的是三相交流电流控制可以有效地提高逆变器电流的响应速度，并且可以限制瞬时电流，从而促进 IPM 的安全性。速度环和位置环可以用单片机来控制，使控制策略的控制，以实现更高的性能。如果电流调节器部分，用于三交流电流环路比例调节器充分控制的比例系数应该确保系统不会产生尽可能多的从振荡较大，使得控制三相 AC 感应电机的电流的幅度，相位和频率设定值立即快速变化，从而实现快速的电压逆变器电流控制。目前的使用比例控制，具有结构简单，性能良好，并限制电机电流的快速和可靠的制动电流等诸多优点跟随。
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