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伺服电机的矢量调速控制方式

一、矢量控制

矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流) 和产生转矩的电流分量(转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感

器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

1、基于转差频率控制的矢量控制方式

基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，电动缸原理，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。基于转差频率控制的矢量控制方式特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。

2、无速度传感器的矢量控制方式

无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。实现的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。

采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器，并需使用厂商指定的变频器专用电动机进行控制，否则难以达到理想的控制效果。

目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。

除了上述的无传感器矢量控制和转矩矢量控制等，可提高异步电动机转矩控制性能的技术外，目前的新技术还包括异步电动机控制常数的调节及与机械系统匹配的适应性控制等，以提高异步电动机应用性能的技术。为了防止异步电动机转 速偏差以及在低速区域获得较理想的平滑转速，应用大规模集成电路并采用专用数字式自动电压调整（AVR）控制技术的控制方式，已实用化并取得良好的效果。

电动缸运行中伺服驱动器常见故障和解决方案

1、超程

当进给运动超过由软件设定的软限位或者硬限位开关位置时，就会发生超程报警，一般会在数控系统的显示器上显示报警内容，用到直流伺服电机的电动缸根据数控系统的说明书及电气原理图，即可排除，解除报警。注意：如果机床的某个轴未行使至终端位置而发生超程报警，通常是由于机床在行驶过程中限位开关线断或限位开关被东西卡住。

2、过载

通常当进给运动的负载过大，频繁正、反向运动以及传动链润滑不良或斜铁有研伤，IBX系列电动缸电机动力线接地等原因时，均会引起伺服电机电流大，电机温度过高或电机过载报警。有时机床运行的过程中驱动控制单元、驱动元件、电机本身故障也会引起过载报警。一般会在数控系统的显示器上显示伺服电动机过载、过热或过流等报警信息。同时，在强电柜中的进给驱动单元上、指示灯或数码管会提示驱动单元过载、过电流等信息。

3、爬行

发生在起动加速段或低速进给时，一般是由于进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益低及外加负载过大等因素所致。尤其要注意的是：伺服电动机和滚珠丝杠联接用的联轴器，由于联接松动或联轴器本身的缺陷，如裂纹等，造成滚珠丝杠与伺服电动机的转动不同步，从而使进给运动忽快忽慢，产生爬行现象。

4、振动

在进给（尤其是低速）时，如测速装置故障、测速反馈信号干扰等；速度控制信号不稳定或受到干扰；接线端子接触不良，如螺钉松动等。当振动发生在由正方向运动与反向运动的换向瞬间时，一般是由于进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致。机床以高速运行时，可能产生振动，这时就会出现过流报警。机床振动问题一般属于速度问题，所以就应去查找速度环；而机床速度的整个调节过程是由速度调节器来完成的，即凡是与速度有关的问题，应该去查找速度调节器，因此振动问题应查找速度调节器。主要从给定信号、反馈信号及速度调节器本身这三方面去查找故障。

5、伺服电动机不转

驱动单元除了速度控制信号外，还有使能控制信号，一般为DC+24V直流电压。伺服电动机不转，商超设备电动缸，常用的诊断方法有：检查数控系统是否有速度控制信号输出；检查使能信号是否接通。通过数控系统的显示器观察I/O状态，伺服电动缸结构，分析机床的PLC梯形图（或流程图）以确定进给轴的起动条件，如润滑、冷却等是否满足；对带电磁制动的伺服电动机，精密电动缸，应检查电磁制动是否释放；检查进给驱动单元故障，伺服电动机是否故障。

6、位置误差

当伺服轴动动超过位置允差范围时，数控系统就会产生位置误差过大的报警，包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。主要原因有：系统设定的允许范围小；伺服系统增益设置不当；位置检测装置有污染或调整不当；进给传动链累积误差过大：主轴箱垂直运动时平衡装置（如平衡液压缸等）不稳。

7、漂移

漂移是指当给定指令值为零时，坐标轴仍移动。通过数控系统误差补偿和驱动单元的零速调整来消

可选配电位器，用以显示推杆运行的行程状态，还可加配编码器，来实现分几步走完整个行程（即逛逛停停） 电动推杆涡轮蜗杆传动形式：电机齿轮上的涡杆带动涡轮滚动，使涡轮内的小丝杆作轴向移动，由连接板带动限位杆相应作轴向移动，至所需行程时，通过调节限位块压下行程开关断电，电念头休止运转（正反控制相同）。

齿轮传动形式：电机通过减速齿轮后带动安装于内管的小丝杆，带动与之连接一起的做轴向运行螺母，至所设定的行程时螺母触角压住限位开关断开电源，电机休止运动（反向与之相同）。其中DTZ的马达和伸缩杆方向是呈垂直状的，采用涡轮蜗杆传动结构的安装方法。而DTP的马达和伸缩杆的方向是平行的，采用齿轮传动结构的安装方式。

DTZ推杆在微型电动推杆里基本都是使用POM材质，噪音相对能够减轻很多。DTP推杆是采用齿轮传动的推杆，因为齿轮大部分都是采用粉末冶金压铸出来的，所以在运作的时候难免噪音会过大。在选择电动推杆的时候需要注意以下几点：1、工作的电压：推杆的工作电压需要符合自身的电源条件。2、负载：推杆的负载必须达到自身负载的需要。3、工作频率：推杆的工作频率高低不同，这个需要根据自己的实际情况来选择。4、工作速度：由于速度和负载是成反比的，所以这个也需要依据自身的实际情况来判断。5、安装尺寸：因为每种推杆的尺寸都是各不相同，这得依据自己的环境安装尺码来选择。6、使用寿命：满足以上各项条件，使用寿命当然是越长越好。