气动位置伺服嵌入式控制器及控制策略探讨
气动位置伺服嵌入式控制器及控制策略探讨
发表时间：2019-04-29T11:43:39.343Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第36期作者：司雷明[导读] 气动系统在现代工业运动控制、食品包装机械、机器人、医疗器械等领域具有非常广泛的应用，且该系统具有成本低、清洁无污染、功率质量比大以及容易安装维护等优势特点。
特恩驰（南京）光纤有限公司 210000
摘要：目前针对嵌入式气动伺服控制器的软件在某方面的功能存在一定的缺陷，基于此，本文对基于DSP的嵌入式气动伺服控制器进行了优化；希望能够构建比例方向阀控气缸系统的模型，并选择使用基于反步法设计的自适应控制策略，最终进一步提升稳态跟踪精度。然后选择使用基于模型的设计方法，在MATLAB/SiMuLink工具下开展算法仿真运算，把模型实施转化后能够使其自动的、高效的生产算法控制软件，最终与DSP硬件驱动、上位机监控软件开展实证分析，最终的实证分析结果表明：气动伺服DSP控制器轨迹跟踪误差处于5%范围之内，其控制周期＜1ms。
关键词：气动伺服；嵌入式控制器；自适应鲁棒控制；基于模型的设计；轨迹跟踪误差
气动系统在现代工业运动控制、食品包装机械、机器人、医疗器械等领域具有非常广泛的应用，且该系统具有成本低、清洁无污染、功率质量比大以及容易安装维护等优势特点。气动系统存在着气体的可压缩性大、系统的刚度低、气动元件流量特性和摩擦力特性非线性严重的特性，使得建模复杂，设计高精度气动伺服控制系统的控制策略困难，高性能气动伺服控制器发展受阻.传统简单的气动伺服控制算法，如PID等，取得的效果很一般，在此基础上提出改进的线性控制策略，如PID与模糊控制、神经网络等人工智能的结合，算法效果与设计人员经验密切；设计先进非线性控制策略，如自适应控制、滑模控制、自适应鲁棒控制等策略，设计较复杂，但充分利用模型信息，控制效果好.现阶段，气动伺服研究工作大多借助于PC机、DSPACE系统、NI-DAＱ/CRIO、XPC等通用实时工具实现控制系统原型，系统稳定，精度高，开发调试便利；不足之处在于控制系统的成本高、结构体积大，极不利于嵌入式应用。
商用嵌入式气动伺服控制器有德国FESTO公司推出了SPC系列控制器，配合公司提供的比例方向阀和气缸等部件能实现“点到点”精确定位，但轨迹跟踪性能不足；意大利ATOS公司推出了液压伺服系统控制器及解决方案。国内学者对嵌入式气动伺服控制器的硬件结构，提出采用ARM、DSP、FPGA等为核心的多种解决方案，集成的伺服控制算法软件简单，效果差，且几乎处于调试实验阶段，未推出成熟产品.研发集成先进控制策略、性能稳定、通信完善、接口标准、体积小的嵌入式气动伺服控制器具有实际意义。 RPS控制系统实现方案
该系统以4D影院的动感座椅为应用对象，在ShAng等设计的3-RPS结构平台基础上，提出气动伺服系统框架，如图1所示.DSP控制器和3-RPS。
图1 基于DSP的气动位置伺服系统结构
气动平台组成一个工作节点，PC机连接UCB-CAN控制器与多节点DSP通信.在DSP内运行伺服控制策略，PC机作为监控中心，控制对象系统运行、发送运行控制指令、实时显示控制误差及内部状态参数.针对应用对象设计了一套动作采集子系统，结构是3-RPS平台的缩小版.采用手动拖拽方式进行示教编程，开发上位机软件连接NI-DAＱ设备采集跟踪位姿信号，处理后可以存储及在3-RPS平台复现，方便了对3-RPS平台的位姿轨迹编程。
3-RPS平台由运动平台、固定平台及连接两平台的3支双作用气缸组成，FESTO的五位三通比例方向阀MPＹE-5-1/4-010B 控制执行机构气缸DNC-63-200-P，采用电阻式位移传感器构成位置闭环。考虑到该控制器运行算法复杂，运算性能要求较高，选用TI公司推出的TMS320F28335型DSP芯片，是专用于运动控制而推出的，主频高达150M，集成高性能浮点运算处理单元，具备CAN 总线通信接口，适合该气动伺服系统的应用需求。
2 基于模型设计的控制器软件
2.1 控制策略仿真
在设计自适应鲁棒控制算法的同时，可以方便同步地在MATLAB/SiMuLink工具箱下实现与验证，联立系统模型进行仿真.在跟踪3RAD/S，幅值为90MM的正弦轨迹信号，同时加入噪声信号进行仿真，轨迹跟踪效果及跟踪误差如图4所示.图中，TRAｊ为实际轨迹，E 为误差.稳态控制精度在1MM以下，具有较强的鲁棒性抵抗干扰，控制误差逐步减小，表明基于最小二乘法的在线参数估计和自适应干扰估计有效，算法能够较好地收敛，有效提高了系统的控制精度。
步进电机控制器--说明书[1].答案
步进电机,伺服电机可编程控制器KH-01使用说明 一、系统特点 ●控制轴数：单轴； ●指令特点：任意可编程（可实现各种复杂运行：定位控制和非定位控制）； ●最高输出频率：40KHz(特别适合控制细分驱动器)； ●输出频率分辨率：1Hz； ●编程条数：99条； ●输入点：6个（光电隔离）； ●输出点：3个（光电隔离）； ●一次连续位移范围：—7999999~7999999； ●工作状态：自动运行状态，手动运行状态，程序编辑状态，参数设定状态； ●升降速曲线：2条（最优化）； ●显示功能位数：8位数码管显示、手动/自动状态显示、运行/停止状态显示、步数/计数值/程序显示、编辑程序，参数显示、输入/输出状态显示、CP脉冲和方向显示； ●自动运行功能：可编辑，通过面板按键和加在端子的电平可控制自动运行的启动和停止； ●手动运行功能：可调整位置（手动的点动速度和点动步数可设定）； ●参数设定功能：可设定起跳频率、升降速曲线、反向间隙、手动长度、手动速度、中断跳转行号和回零速度； ●程序编辑功能：可任意插入、删除可修改程序。具有跳转行号、数据判零、语句条数超长和超短的判断功能； ●回零点功能：可双向自动回到零点； ●编程指令：共14条指令； ●外操作功能：通过参数设定和编程，在(限位A)A操作和(限位B)B操作端子上加开关可执行外部中断操作； ●电源：AC220V（电源误差不大于±15%）。
一、前面板图 前面板图包括： 1、八位数码管显示 2、六路输入状态指示灯 3、三路输出状态指示灯 4、 CP脉冲信号指示灯
5、 CW方向电平指示灯 6、按键：共10个按键，且大部分按键为复合按键，他们在不同状态表示的功能不同，下面的说明中，我们只去取功能之一表示按键。 后面板图及信号说明： 后面板图为接线端子，包括： 1、方向、脉冲、+5V为步进电机驱动器控制线，此三端分别连至驱动器的相应端，其中： 脉冲————步进脉冲信号 方向————电机转向电平信号 +5V————前两路信号的公共阳端 CP、CW的状态分别对应面板上的指示灯 2、启动：启动程序自动运行，相当于面板上的启动键。 3、停止：暂停正在运行的程序，相当于面板上的停止键，再次启动后，程序继续运行。 4、 (限位A)A操作和(限位B)B操作是本控制器的一大特点：对于步进电机，我们一般进行定量定位控制，如控制电机以一定的速度运行一定的位移这种方式很容易解决，只需把速度量和位移量编程即可。但还有相当多的控制是不能事先定位的，例如控制步进电机从起始点开始朝一方向运行，直到碰到一行程开关后停止，当然再反向运行回到起始点。再例如要求步进电机在两个行程开关之间往复运行n次，等等。在这些操作中，我们事先并不知道步进电机的位移量的具体值，又应当如何编程呢？本控制器利用：“中断操作”，我们称之为“(限位A)A操作”和“(限位B)B操作”。以“(限位A)A操作”为例，工作流程为：当程序在运行时，如果“(限位A)A 操作”又信号输入，电机作降速停止，程序在此中断，程序记住了中断处的座标，程序跳转到“(限位A)A操作”入口地址所指定的程序处运行程序。 5、输入1和输入2通过开关量输入端。 6、输出1、输出2和输出3通过开关量输出端。 7、+24V、地—输入输出开关量外部电源，本电源为DC24V/0.2A,此电源由控制器内部隔离提供。 8、 ~220V控制器电源输入端。 输入信号和输出信号接口电路： 本控制器的“启动”、“停止”、“(限位A)A操作”、“(限位B)B操作”、“输入1”、“输入2”为输入信号，他们具有相同的输入接口电路。“输出1”、“输出2”、“输出3”称为输出信号。他们具有相同的输出接口电路。输入和输出电路都有光电隔离，以保证控制器的内部没有相互干扰，控制器内部工作电源(+5V)和外部工作电源（+24V）相互独立，并没有联系，这两组电源由控制器内部变压器的两个独立绕组提供。 开关量输入信号输出信号的状态，分别对应面板上的指示灯。对于输入量，输入低电平（开关闭合时）灯亮，反之灯灭；对于输出量，输出0时为低电平，指示灯灭，反之灯亮。 开关量输入电路：
新力川伺服驱动使用说明
感谢您使用本产品，本使用操作手册提供LCDA系列伺服驱动器的相关信息。内容包括： ●伺服驱动器和伺服电机的安装与检查 ●伺服驱动器的组成说明 ●试运行操作的步骤 ●伺服驱动器的控制功能介绍与调整方法 ●所有参数说明 ●通讯协议说明 ●检测与保养 ●异常排除 ●应用例解说 本使用操作手册适合下列使用者参考： ●伺服系统设计者 ●安装或配线人员 ●试运行调机人员 ●维护或检查人员 在使用前，请您仔细详读本手册以确保使用上的正确。此外，请将它妥善保存在安全的地点以便随时查阅。下列在您尚未读完本手册时，务必遵守事项： ●安装的环境必须没有水气，腐蚀性气体或可燃性气体。 ●接线时，禁止将三相电源接至马达U、V、W的连接器，因为一旦接错 时将损坏伺服驱动器。 ●接地工程必须确实实施。 ●在通电时，请勿拆解驱动器、马达或更改配线。 ●在通电动作前，请确定紧急停机装置是否随时开启。 ●在通电动作时，请勿接触散热片，以免烫伤。 如果您在使用上仍有问题，请洽询经销商或者本公司客服中心。
安全注意事项 LCDA 系列为一开放型（Open Type ）伺服驱动器，操作时须安装于遮蔽式的控制箱内。本驱动器利用精密的回授控制与结合高速运算能力的数字信号处理器（Digital Signal Processor,DSP ）,控制IGBT 产生精确的电流输出，用来驱动三相永磁式同步交流伺服马达（PMSM ）达到精准定位。 LCDA 系列可使用于工业应用场合上，且建议安装于使用手册中的配线（电）箱环境（驱动器、线材与电机都必须安装于符合环境等级的安装环境最低要求规格）。 在按收检验、安装、配线、操作、维护与检查时，应随时注意以下安全注意事项。 标志[危险]、[警告]与[禁止]代表的含义： ? 意指可能潜藏危险，若未遵守要求可能会对人员造成严 重伤或致命 ? 意指可能潜藏危险，若未遵守可能会对人员造成中度的 伤害，或导致产品严重损坏，甚至故障 ? 意指绝对禁止的行动，若未遵守可能会导致产品损坏， 或甚至故障而无法使用
气动机械手的电气-气压伺服系统设计
万方数据
万方数据
万方数据
气动机械手的电气-气压伺服系统设计 作者：李明， LI Ming 作者单位：长治钢铁(集团)有限公司,山西,长治,046031 刊名： 山西冶金 英文刊名：SHANXI METALLURGY 年，卷(期)：2008(6) 参考文献(3条) 1.Wesiersld L Use of Standard Pneumatic Elements for Designing Manipulators 1994(08) 2.曲以义气压伺服系统 1986 3.肖珑液压与气动传动技术 2007 本文读者也读过(10条) 1.刘淑珍.张玉宝.LIU Shuzhen.ZHANG Yubao气动位置控制系统及其阀的应用形式[期刊论文]-机床与液压2007,35(4) 2.雷拥军.吴宏鑫基于特征模型的柔性机械手自适应跟踪控制[会议论文]- 3.李素玲.刘军营伺服控制与伺服阀的选用[期刊论文]-液压与气动2003(9) 4.杨存智气缸生产线组装单元机械手的研制[期刊论文]-液压与气动2003(12) 5.杨云.YANG Yun一种新型算法在气动伺服阀中的应用[期刊论文]-甘肃科学学报2010,22(2) 6.张竹涛气动机械手在汽车尾气净化器生产线上的应用[会议论文]-2002 7.李宝仁.吴金波.杜经民高压气动位置伺服系统的控制策略研究[期刊论文]-液压气动与密封2002(2) 8.凌勇坚气压机械手的设计[期刊论文]-起重运输机械2004(1) 9.毛新涛.王燕波.杨庆俊.许剑.包钢.MAO Xin-tao.WANG Yan-bo.YANG Qing-jun.XU Jian.BAO Gang基于LabVIEW实时模块的3自由度气动机械手控制系统的研究[期刊论文]-液压气动与密封2008,28(4) 10.卢雄辉.易建强.赵冬斌.李新春移动机械手运动规划与协调控制综述[会议论文]- 引用本文格式：李明.LI Ming气动机械手的电气-气压伺服系统设计[期刊论文]-山西冶金 2008(6)
伺服电机工作原理
伺服电机的工作原理图 伺服电机工作原理——伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W 三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。 1、永磁交流伺服系统具有以下等优点： （1）电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单； （2）定子绕组散热快； (3)惯量小，易提高系统的快速性； （4）适应于高速大力矩工作状态； （5）相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满足了传动领域的发展需求。 永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后，目前已经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加的可靠。现在，高性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。伺服驱动器有两部分组成：驱动器硬件和控制算法。控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺服技术封锁的主要部分，也是在技术垄断的核心。 2、交流永磁伺服系统的基本结构 交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如图1所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。我们的交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟的。 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，其优点是可以实现比较复杂的控制算法，事项数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。
伺服电机的三种控制方式
选购要点：伺服电机的三种控制方式 伺服电机速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的，位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求以及满足何种运动功能来选择。接下来，松文机电为大家带来伺服电机的三种控制方式。 如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。 如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。 就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。 对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。 一般说驱动器控制的好不好，每个厂家的都说自己做的最好，但是现在有个比较直观的比较方式，叫响应带宽。当转矩控制或者速度控制时，通过脉冲发生器给他一个方波信号，使电机不断的正转、反转，不断的调高频率，示波器上显示的是个扫频信号，当包络线的顶点到达最高值的70.7%时，表示已经失步，此时的频率的高低，就能显示出谁的产品牛了，一般的电流环能作到1000Hz以上，而速度环只能作到几十赫兹。 换一种比较专业的说法： 1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm：如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。 应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。 2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。
气动系统建模仿真设计
气压控制伺服系统的数学建模及仿真模型建立 关于气动伺服系统的数学建模，主要是通过分析系统的运动规律，运用一些己知的定理和定律，如热力学定律、能量守恒定律、牛顿第二定理等，通过一些合理而必要的假设和简化，推导出系统被控对象的基本状态方程，并将其在某一工作点附近线性化，从而获得的一个近似的数学模型。虽然这些模型不是很准确，但还是能够反映出气动伺服控制系统的受力和运动规律，并且借此可以分析出影响系统特性的主要因素，给系统的进一步分析和控制提供依据和指导。 另外，利用Simulink 工具包可以不受线性系统模型的限制，能够建立更加真实的非线性系统，同时其模型分析工具包括线性化和精简工具。因此，本文在数学模型的基础之上，利用Simulink 对所研究的气压力控制系统尝试建立一个非线性数学模型，并对该模型进行计算机仿真。 由于气动系统的非线性，如气体的压缩性较大，且在气缸的运动过程中容腔中气体的各参数和变量是实时变化的，所以对气动系统的精确建模是比较困难的。所以为了建立系统的模型，我们对控制系统作一些合理的假设，来简化系统的数学模型。假设如下： (1)气动系统中的工作介质—空气为理想气体； (2)忽略气缸与外界和气缸两腔之间的空气泄漏； (3)气动系统中的空气流动状态为等熵绝热过程； (4)气源压力和大气压力恒定； (5)同一容腔中的气体温度和压力处处相等。 1) 比例阀的流量方程 在实际的伺服控制系统中气体的流动过程十分复杂，气动元件研究中使用理想气体等熵通过喷管的流动过程来近似代替。一般计算阀口的流量时采用Sanville 流量公式： k k s d k s d s m P P P P k RT k P q 1212A +??? ? ??-???? ??-= 0.528< s d P P ≤1 )1(212A 1 1 +? ? ? ??+=-k RT k k P q k s m 0≤s d P P ≤0.528
伺服电机和伺服驱动器的使用介绍
伺服电机和伺服驱动器的使用介绍 一、伺服电机? 伺服驱动器的控制原理 伺服电机和伺服驱动器是一个有机的整体，伺服电动机的运行性能是电动机及其驱动器二者配合所反映的综合效果。 1、永磁式同步伺服电动机的基本结构 图1为一台8极的永磁式同步伺服电动机结构截面图，其定子为硅钢片叠成的铁芯和三相绕组，转子是由高矫顽力稀土磁性材料（例如钕铁錋）制成的磁极。为了检测转子磁极的位置，在电动机非负载端的端盖外面还安装上光电编码器。驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。 图1 永磁式同步伺服电动机的结构 图2 所示为一个两极的永磁式同步电机工作示意图，当定子绕组通上交流电源后，就产生一旋转磁场，在图中以一对旋转磁极N、S表示。当定子磁场以同步速n1逆时针方向旋转时，根据异性相吸的原理，定子旋转磁极就吸引转子磁极，带动转子一起旋转，转子的旋转速度与定子磁场的旋转速度（同步转速n1）相等。当电机转子上的负载转矩增大时，定、转子磁极轴线间的夹角θ就相应增大，导致穿过各定子绕组平面法线方向的磁通量减少，定子绕组感应电动势随之减小，而使定子电流增大，直到恢复电源电压与定子绕组感应电动势的平衡。这时电磁转矩也相应增大，最后达到新的稳定状态，定、转子磁极轴线间的夹角θ称为功率角。虽然夹角θ会随负载的变化而改变，但只要负载不超过某一极限，转子就始终跟着定子旋转磁场以同步转速n1转动，即转子的转速为： （1-1）
图 2 永磁同步电动机的工作原理 电磁转矩与定子电流大小的关系并不是一个线性关系。事实上，只有定子旋转磁极对转子磁极的切向吸力才能产生带动转子旋转的电磁力矩。因此，可把定子电流所产生的磁势分解为两个方向的分量，沿着转子磁极方向的为直轴（或称d轴）分量，与转子磁极方向正交的为交轴（或称q轴）分量。显然，只有q轴分量才能产生电磁转矩。 由此可见，不能简单地通过调节定子电流来控制电磁转矩，而是要根据定、转子磁极轴线间的夹角θ确定定子电流磁势的q轴和d轴分量的方向和幅值，进而分别对q 轴分量和d轴分量加以控制，才能实现电磁转矩的控制。这种按励磁磁场方向对定子电流磁势定向再行控制的方法称为“磁场定向”的矢量控制。 2、位置控制模式下的伺服系统是一个三闭环控制系统，两个内环分别是电流环和速度环。 图 3 ? 稳态误差接近为零； ? 动态：在偏差信号作用下驱动电机加速或减速。
安川伺服电机说明书
YSKAWA 安川∑Ⅱ数字交流伺服 安装调试说明书 （２００４．７版本）
目 录 １． 安川连接示意图 ２． 通电前的检查 ３． 通电时的检查 ４． 安川伺服驱动器的参数设定 ５． 安川伺服驱动器的伺服增益调整
１． 安川连接示意图 重要提示： 由于电机和编码器是同轴连接，因此，在电机轴端安装带轮或连轴器时，请勿敲击。否则，会损坏编码器。（此种 情况，不在安川的保修范围！）
２． 通电前的检查 １） 确认安川伺服驱动器和电机插头的连接，相序是否正确： Ａ．ＳＧＭＧＨ电机，不带刹车制动器的连接： 伺服驱动器 电机插头 Ｕ Ａ Ｖ Ｂ Ｗ Ｃ 接地 Ｄ Ｂ．ＳＧＭＧＨ电机 ０．５ＫＷ－４．４ＫＷ，带刹车制动器电机的连接： 伺服驱动器 电机插头 Ｕ Ａ Ｖ Ｂ Ｗ Ｃ 接地 Ｄ 刹车电源 Ｅ 刹车电源 Ｆ 刹车电源为： ＤＣ９０Ｖ （无极性） Ｃ． ＳＧＭＧＨ电机５．５ＫＷ－１５ＫＷ，带刹车制动器电机的连接： 伺服驱动器 电机插头 Ｕ Ａ Ｖ Ｂ Ｗ Ｃ 接地 Ｄ 电机制动器插头 刹车电源 Ａ 刹车电源 Ｂ 刹车电源为： ＤＣ９０Ｖ （无极性） 注： １．相序错误，通电时会发生电机抖动现象。 ２．相线与“接地”短路，会发生过载报警。
２）确认安川伺服驱动器ＣＮ２和伺服电机编码器联接正确， 接插件螺丝拧紧。 ３）确认伺服驱动器ＣＮ１和数控系统的插头联接正确， 接插件螺丝拧紧。 ３．通电时的检查 １） 确认三相主电路输入电压在２００Ｖ－２２０Ｖ范围内。 建议用户选用３８０Ｖ／２００Ｖ的三相伺服变压器。 ２）确认单相辅助电路输入电压在２００Ｖ－２２０Ｖ范围内。 ４．安川伺服驱动器的参数设定 安川伺服驱动器参数，操作方法如下：（１）参数密码设定； （２）用户参数和功能参数的设定； １）参数密码设定 为防止任意修改参数，将“Ｆｎ０１０”辅助功能参数，设定： ? “００００” 允许改写 ＰｎＸＸＸ 的用户参数，及部分辅助功 能“ＦｎＸＸＸ”参数。 ? “０００１” 禁止改写 ＰｎＸＸＸ 的用户参数，及部分辅助功 能“ＦｎＸＸＸ”参数。
气动伺服定位技术及其应用
液压与气动990110 液压与气动 CHINESE HYDRAULICS & PNEUMATICS 1999年第1期No.11999 气动伺服定位技术及其应用* 周 洪** 1 前言 随着工业自动化技术的发展，传统气动系统只能在两个机械设定位置可靠定位并且其运动速度只能靠单向节流阀单一设定的状况，经常无法满足许多设备的自动控制要求。因而电-气比例和伺服控制系统，特别是定位系统得到了越来越广泛的应用。因为采用电-气伺服定位系统可非常方便地实现多点无级定位(柔性定位)和无级调速，此外，利用伺服定位气缸的运动速度连续可调性以替代传统的节流阀加气缸端位缓冲器方式，可以达到最佳的速度和缓冲效果，大幅度降低气缸的动作时间，缩短工序节拍，提高生产率。 虽然对气动伺服定位系统的学术研究可追溯到80年代初期，但真正实现其工业实用化却是近几年的事。关键的技术困难是状态反馈控制参数的优化设定十分复杂，难以被一般的用户掌握。由于缺乏具有工程可靠度的参数优化算法，目前一般在市场能得到的气动伺服定位系统其控制参数往往是预先在生产厂家设定的，即根据用户提出的使用要求，由厂家提供整套已调试完毕的系统。同时，为了容易地得到令人满意的控制结果，往往要对所采用的气缸进行特殊设计，以使其摩擦特性得到优化(见图5)。这种系统在应用中的局限性是十分明显的： 大幅度增加气动伺服定位系统的成本，缩短其寿命并且气缸的最大运动速度受到 限制； 用户选择气缸的机械结构时受到很大的限制，因为并不是每种机械结构的特种气缸都能在市场上找到的； 由于用户得到的是一套他们无法自行重新调整的系统，因此当一些重要使用参数改变时(如负载质量)，必须请厂家派人对控制参数重新调整，既费时又费钱。 本文将系统地介绍一种达到工业实用化的气动伺服定位系统智能控制器—— SPC100，用户只需要给入最基本的元件尺寸和运行数据(如气缸行程和缸径，负载重量及气源压力等)，SPC100即可自动地完成其反馈控制参数计算和优化。因此用户无需掌握复杂的控制技术和气体力学等方面知识即可操作气动伺服定位系统。这一成果改变了只有专家才能对气动伺服定位系统进行操作和调整的传统局面。 2 系统描述以及最优控制参数的理论设计 一个气动伺服定位系统主要由4部分元件组成(见图1)。 file:///E|/qk/yyyqd/yyyq99/yyyq9901/990110.htm（第 1／8 页）2010-3-23 14:06:16
伺服电机驱动控制器DOC
目录 一、伺服驱动概述 (1) 二、本产品特性 (2) 三、电路原理图及PCB版图 (4) 四、电路功能模块分析 (4) 五、焊接（附元件清单） (14)
一．伺服驱动概述 1. 伺服电机的概念 伺服电机是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，作为一种执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机是可以连续旋转的电－机械转换器，直流伺服电机的输出转速与输入电压成正比，并能实现正反向速度控制。 2.伺服电机分类 普通直流伺服电动机 直流伺服电机低惯量直流伺服电动机 直流力矩电动机 3. 控制系统对伺服电动机的基本要求 宽广的调速范围 机械特性和调节特性均为线性 无“自转”现象 快速响应 控制功率小、重量轻、体积小等。 4. 直流伺服电机的基本特性 （1）机械特性在输入的电枢电压Ua保持不变时，电机的转速n随电磁转矩M变化而变化的规律，称直流电机的机械特性 （2）调节特性直流电机在一定的电磁转矩M（或负载转矩）下电机的稳态转速n随电枢的控制电压Ua变化而变化的规律，被称为直流电机的调节特性 （3）动态特性从原来的稳定状态到新的稳定状态，存在一个过渡过程，这就是直流电机的动态特性。 5. 直流伺服电机的驱动原理 伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷直流伺服电机电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护不存在碳刷损耗的情况，效率很高，运行温度低噪音小，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境
交流伺服电机驱动器使用说明书.
交流伺服电机驱动器使用说明书 1 ?特点 16位CPU+32位DSP三环（位置、速度、电流）全数字化控制脉冲序列、速度、转矩 多种指令及其组合控制 转速、转矩实时动态显示 完善的自诊断保护功能，免维护型产品交流同步全封闭伺服电机适应各种恶劣环境体 积小、重量轻 2 ?指标 输入电源三相200V -10%?+15% 50/60HZ 控制方法IGBT PWM（正弦波） 反馈增量式编码器（2500P/r ） 控制输入伺服-ON报警清除CW、CCW驱动、静止 指令输入输入电压土10V 控制电源DC12?24V 最大200mA 保护功能OU LU OS OL OH REG OC ST CPU 错误，DSP错误，系统错误 通讯RS232C 频率特性200Hz或更高（Jm=Jc时）体积L250 X W85 X H205 重量3.8Kg 3?原理 见米纳斯驱动器方框图（图1）和控制方框图（图2） 4?接线 4.1主回路 卸下盖板坚固螺丝；取下端子盖板。用足够线经和连接器尺寸作连接，导线应采用额定温度600C以上的铜体线，装上端子盖板，拧紧盖板螺丝。螺丝拧紧力矩大于 1.2Nm M4或 2.0 Nm M5时才可能损坏端子，接地线径为2.0mn i 具体见接线图3 4.2CN SIG 连接器［ 具体见接线图4 驱动器和电机之间的电缆长度最大20M 这些线至少要离开主电路接线30cm,不要让这些线与电源进线走一线槽； 或让它们捆扎在一起 线经0.18mm2或以上屏蔽双绞线，有足够的耐弯曲力 屏蔽驱动器侧的屏蔽应连接到CN.SIG连接器的20脚，电机侧应连接到J 脚 若电缆长于10M,则编码器电源线+5V、0V应接双线 4.3CN I/F 连接 控制器等周边设备与驱动器之间距离最大为3M 这些线至少和主电路接线相隔30cm ,不要让这些线与电源进线走同一线槽 或和它们捆扎在一起 COM和COM之间的控制电源（V DC）由用户供给 控制信号输出端子可以接受最大24V或50mA不要施加超过此限位的电压 和电流 若用控制信号直接使继电器动作要象左图所示那样，并联一只二极管到继电 器。不接二极管或接错了二极管的极性，都将可能损坏驱动器 机身接地点（FG）要接到驱动器的一个接地端子具体见接线图5 5.参数
伺服驱动器参数设置方法
伺服驱动器参数设置方法 在自动化设备中，经常用到伺服电机，特别是位置控制，大部分品牌的伺服电机都有位置控制功能，通过控制器发出脉冲来控制伺服电机运行，脉冲数对应转的角度，脉冲频率对应速度（与电子齿轮设定有关），当一个新的系统，参数不能工作时，首先设定位置增益，确保电机无噪音情况下，尽量设大些，转动惯量比也非常重要，可通过自学习设定的数来参考，然后设定速度增益和速度积分时间，确保在低速运行时连续，位置精度受控即可。 1.位置比例增益：设定位置环调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调。参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。 2.位置前馈增益：设定位置环的前馈增益。设定值越大时，表示在任何频率的指令脉冲下，位置滞后量越小位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提高，但会使系统的位置不稳定，容易产生振荡。不需要很高的响应特性时，本参数通常设为0表示范围：0~100% 3.速度比例增益：设定速度调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。 4.速度积分时间常数：设定速度调节器的积分时间常数。设置值越小，积分速度越快。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。 5.速度反馈滤波因子：设定速度反馈低通滤波器特性。数值越大，截止频率越低，电机产生的噪音越小。如果负载惯量很大，可以适当减小设定值。数值太大，造成响应变慢，可能会引起振荡。数值越小，截止频率越高，速度反馈响应越快。如果需要较高的速度响应，可以适当减小设定值。 6.最大输出转矩设置：设置伺服驱动器的内部转矩限制值。设置值是额定转矩的百分比，任何时候，这个限制都有效定位完成范围设定位置控制方式下定位完成脉冲范围。本参数提供了位置控制方式下驱动器判断是否完成定位的依据，当位置偏差计数器内的剩余脉冲数小于或等于本参数设定值时，驱动器认为定位已完成，到位开关信号为ON，否则为OFF。 在位置控制方式时，输出位置定位完成信号，加减速时间常数设置值是表示电机从0~2000r/min的加速时间或从2000~0r/min的减速时间。加减速特性是线性的到达速度范围设置到达速度在非位置控制方式下，如果伺服电机速度超过本设定值，则速度到达开关信号为ON，否则为 OFF。在位置控制方式下，不用此参数。与旋转方向无关。 7.手动调整增益参数 调整速度比例增益KVP值。当伺服系统安装完后，必须调整参数，使系统稳定旋转。首先调整速度比例增益KVP值．调整之前必须把积分增益KVI及微分增益KVD调整至零，然后将KVP值渐渐加大；同时观察伺服电机停止时足否产生振荡，并且以手动方式调整KVP参数，观察旋转速度是否明显忽快忽慢．KVP值加大到产生以上现象时，必须将KVP值往回调小，使振荡消除、旋转速度稳定。此时的KVP值即初步确定的参数值。如有必要，经KⅥ和KVD调整后，可再作反复修正以达到理想值。 调整积分增益KⅥ值。将积分增益KVI值渐渐加大，使积分效应渐渐产生。由前述对积分控制的介绍可看出，KVP值配合积分效应增加到临界值后将产生振荡而不稳定，如同KVP值一样，将KVI值往回调小，使振荡消除、旋转速度稳定。此时的KVI值即初步确定的参数值。
永磁同步伺服电机驱动器原理
永磁同步伺服电机驱动器原理： 1、引言： 随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、永磁材料技术、交 流可调速技术及控制技术等支撑技术的快速发展，使得永磁交流伺服技术有着 长足的发展。永磁交流伺服系统的性能日渐提高，价格趋于合理，使得永磁交 流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域成 了现代电伺服驱动系统的一个发展趋势。永磁交流伺服系统具有以下等优点：（1）电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单； （2）定子绕组散热快； （3）惯量小，易提高系统的快速性； （4）适应于高速大力矩工作状态； （5）相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满 足了传动领域的发展需求。 永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后，目前已 经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方 法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加的可靠。现在，高性能 的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机 和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。伺服驱动器有两部分组成：驱动器 硬件和控制算法。控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是 国外交流伺服技术封锁的主要部分，也是在技术垄断的核心。 2、交流永磁伺服系统的基本结构： 交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口 单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如图1所示。其中 伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。我们的 交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于 高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化是传统 的驱动系统所不可比拟的。
[13]比例阀控气动伺服系统的建模与仿真研究_安磊
比例阀控气动伺服系统的建模与仿真研究 安磊于海燕陈冰冰柯晓华（东华大学机械工程学院， 上海201620）Study on modeling and simulation for proportional valve controlled pneumatic servo system AN Lei ，YU Hai-yan ，CHEN Bing-bing ，KE Xiao-hua （Mechanical Engineering College of Donghua University ，Shanghai 201620，China ） 文章编号：1001-3997（2009）05-0118-02 【摘要】介绍了比例阀控气动伺服系统的工作机理；通过对该系统元件特性的分析，推导并建立了 该系统的数学模型。采用比例控制的方法，对系统进行了仿真，得到了模型在低频工作频段内的动态响应。 关键词：气动系统；伺服控制；数学模型；系统仿真 【Abstract 】The operating principle of proportional valve controlling pneumatic servo system is intro －duced ，and the mathematic model of this system is established by analysing the characteristic of its com －ponents.With the approach of proportional control and a simulation to the system ，a dynamic response of the model in lower frequency is acquired. Key words ：Pneumatic system ；Servo control ；Mathematic model ；System simulation ＊来稿日期：2008-07-12 中图分类号：TH138文献标识码：A 气动系统具有成本低廉，环境污染小，结构简单，过载保护能 力强等优点，因此在许多领域得到了广泛的应用。但气动系统的工作介质具有可压缩性，难以实现高精度控制。伴随着电子技术，计算机技术以及控制理论的飞速发展，气动系统的高精度控制成为可能。近几年来，对气动伺服定位系统控制策略的研究成为热点，PID 控制，现代控制理论，智能控制等都被应用到气动系统的控制中。要对气动伺服控制系统进行分析和研究，一般需要首先建立该控制系统的数学模型。 对比例阀控气动伺服控制系统进行了详细分析，建立了该系统的数学模型，并用Simulink 对模型进行了仿真。 1实验系统组成及工作原理 该气动伺服控制系统主要由气缸，比例方向控制阀，位移传感器，压力传感器，数据采集卡和工业控制计算机组成。气缸为日本SMC 公司生产的CDQ2A32-75型单活塞双作用薄型气缸，气缸标准行程75mm ，缸径32mm ，活塞杆直径14mm ；方向控制阀为FESTO 公司生产的MPYE-5-1/8HF 型比例方向控制阀；压力传感器是Honeywell 公司的4000PC 型传感器； A/D 和D/A 的实现则由研华公司生产的PCL-812PG 数据采集卡来完成；气源压力为0.6MPa 。该系统的硬件组成，如图1所示。 本实验系统的工作原理为：系统工作时，工控机发出需要跟踪的控制信号，经D/A 转换并放大后驱动伺服阀，位移传感器检测出活塞的位移信号并通过A/D 转换反馈到计算机中与指定输入进行比较，得出偏差控制量，从而实现连续轨迹控制。 2比例阀控气动伺服系统数学模型 在建立系统的数学模型之前，首先对该系统做如下假设：（1）忽略系统的内外泄露。 （2）系统的工作介质近似为理想气体，符合理想气体的特性， 可以用理想气体定律描述。 （3）气动系统中的空气流动为等熵绝热过程。 图1气动伺服系统组成图 2.1气缸两腔的流量特性分析 系统结构示意图，如图2所示。 图2系统结构示意 由质量守恒定律，流入和流出容腔的质量流量应等于容腔的质量变化率，那么， q m 1=dm 1=d （ρ1V 1）（1） q m 2=dm 2dt =d dt （ρ2V 2）（2） 如图2所示，P 1，A 1，V 1和P 2，A 2，V 2分别表示气缸左右两腔的 Machinery Design ＆Manufacture 机械设计与制造 第5期2009年5月 118
闭环步进伺服电机驱动器参数安装图
SS57 闭环步进驱动器功能使用说明 一、产品简介 1.1概述 SS57闭环步进伺服电机驱动器是一能机电全新推出的SS混合伺服系列产品，采用行业最新的Cotex-M4ARM核处理器，主频高达80MHz，使得驱动器对外部响应频率最高可达500KHz，用以适配57闭环步进电机，从而使电机具有高精度，快响应，不失步，停止时绝对静止等优良特性，是当前业内同类产品中特性表现极其优异的一款产品。 1.2闭环步进伺服电机驱动器特点 ◆全新Cotex-M4ARM核技术32位处理器◆主频高达80MHZ ◆电机最高空载运行速度达4000转◆电机响应频率最高达500KHZ以上 ◆输出电流最高达7A◆细分高达25600 ◆输入电压最高75VDC◆双脉冲及脉冲加方向模式切换 ◆报警复位功能◆脉冲，方向，使能兼容5-24V输入 ◆丰富的报警及运行显示讯号◆失步报警输出功能 1.3功能示意图 二、电气、机械和环境指标 2.1闭环步进伺服电机驱动器电气指标 说明项目 SS57 最小值典型值最大值单位
输入电压244875 VDC 驱动电流1-7.0A 输入脉冲频率1-2M Hz 输入脉冲宽度250-5E+8ns 方向信号宽度62.5--μs 输入信号电压 3.6524VDC 输出信号电压--100mA 输出信号电流--30vdc 2.2闭环步进伺服电机驱动器使用环境及参数 冷却方式自然冷却或强制风冷 环境及参数 场合尽量避免粉尘、油雾及腐蚀性气体环境温度－20℃—+40℃ 最高工作温度80℃ 湿度40—90%RH9（不能结露和有水珠）震动 5.9m/s2Max 保存温度-20℃—+50℃ 重量约210克 2.3闭环步进伺服电机驱动器机械安装图 单位：毫米(mm) 图1.安装尺寸图 三、SS57闭环步进驱动器接口和接线介绍 3.1SS57闭环步进驱动器接口与接线示意图
伺服电机驱动器的工作原理
伺服电机驱动器的工作原理 伺服驱动器又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。 伺服进给系统的要求 1、调速范围宽 2、定位精度高 3、有足够的传动刚性和高的速度稳定性 4、快速响应，无超调 为了保证生产率和加工质量，除了要求有较高的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快，因为数控系统在启动、制动时，要求加、减加速度足够大，缩短进给系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。 5、低速大转矩，过载能力强 一般来说，伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载能力，在短时间内可以过载4～6倍而不损坏。 6、可靠性高 要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力。 对电机的要求 1、从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 2、电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4～6倍而不损坏。 3、为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。 4、电机应能承受频繁启、制动和反转。 常州丰迪电气有限公司是一家专业生产三相步进电机、交流伺服电机、三相伺服电机、伺服电机驱动器、步进电机驱动器的企业，产品主要用于各类数控机床、医疗机械、包装机械、纺织机械等自动化控制领域。公司技术力量雄厚，生产工艺精湛，电机全部采用优质材料，技术性能和质量指标达到国内同类产品的领先水平，丰迪始终以诚信、共赢的经营宗旨立足于市场。下面就由丰迪电气讲述下伺服电机驱动器的工作原理。 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。 随着伺服系统的大规模应用，伺服驱动器使用、伺服驱动器调试、伺服驱动器维修都是伺服驱动器在当今比较重要的技术课题，越来越多工控技术服务商对伺服驱动器进行了技术深层次研究。
气动比例伺服控制
气动比例、伺服控制 气动比例、伺服控制气动比例、伺服控制概述 气动比例、伺服控制气动比例伺服控制系统是由电气信号处理部分和气动功率输出部分所组成的闭环控制系统。 气动比例、伺服控制系统与液压比例、伺服控制系统比较有如下特点： 1）能源产生和能量储存简单。 2）体积小、重量轻。 3）温度变化对气动比例、伺服机构的工作性能影响很小。 4）气动系统比较安全，不易发生火灾，并且不会造成环境污染。 5）由于气体的可压缩性，气动系统的响应速度低，在工作压力和负载大小相同时，液压系统的响应速度约为气动系统的50倍。同时，液压系统的刚度约为相当的气动系统的400倍。 6）由于气动系统没有泵控系统，只有阀控系统，阀控系统的效率较低。阀控液压系统和气动伺服系统的总效率分别为60%和30%左右。 7）由于气体的粘度很小，润滑性能不好。在同样加工精度情况下，气动部件的漏气和运动副之间的干摩擦相对较
大，负载易出现爬行现象。 综合分析，气动控制系统适用于输出功率不大（气动控制系统的极限功率约为4kW），动态性能要求不高，工作环境比较恶劣的高温或低温，并对防火有较高要求的场合。 气动控制系统的设计步骤 气动控制系统设计计算气动控制系统的设计步骤气动控制系统是由电气信号处理部分和气压功率输出 部分所组成的闭环控制系统。通常，气动控制系统的设计步骤为： 1）明确气动控制系统的设计要求； 2）确定控制方案，拟定控制系统原理图； 3）确定气压控制系统动力元件参数，选择反馈元件； 4）计算控制系统的动态参数，设计校正装置并选择元件。 气动伺服机构举例 气动伺服机构举例如图42.7-1所示，该伺服系统主要由波纹管、放大杠杆、控制滑阀、气缸及反馈机构等组成。供气压力为0.5MPa，信号压力为0.02～0.1MPa。 图42.7-1 波纹管滑阀式气动伺服系统结构原理图当 进入波纹管1的控制信号压力增加时，波纹管1的推力增加，推动杠杆3，带动控制滑阀15向上移动，从而使气缸下腔压力增加，上腔压力降低，活塞19向上移动，带动摇臂22输