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     日本MITSUBISHI三菱伺服電機(jī)具有機(jī)電時間常數(shù)小,、線性度高等特性

MITSUBISHI伺服電機(jī)可以控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確,，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象,。MITSUBISHI伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng),，在自動控制系統(tǒng)中,，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時間常數(shù)小,、線性度高等特性,，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類，其主要特點是,，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。

1,、伺服系統(tǒng)（servo mechanism）是使物體的位置,、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動控制系統(tǒng),。伺服主要靠脈沖來定位,，基本上可以這樣理解，MITSUBISHI伺服電機(jī)接收到1個脈沖,，就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應(yīng)的角度,，從而實現(xiàn)位移，因為,，MITSUBISHI伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能,，所以MITSUBISHI伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖,，這樣,，和MITSUBISHI伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán),，如此一來,，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給MITSUBISHI伺服電機(jī)，同時又收了多少脈沖回來,，這樣,，就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)精確的定位,，可以達(dá)到0.001mm,。直流MITSUBISHI伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低,，結(jié)構(gòu)簡單,，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬,，控制容易,，需要維護(hù)，但維護(hù)不方便（換碳刷）,，產(chǎn)生電磁干擾,，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合,。

無刷電機(jī)體積小,，重量輕,，出力大，響應(yīng)快,，速度高,，慣量小，轉(zhuǎn)動平滑,，力矩穩(wěn)定,。控制復(fù)雜,，容易實現(xiàn)智能化,，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相,。電機(jī)免維護(hù),，效率很高，運(yùn)行溫度低,，電磁輻射很小,，長壽命，可用于各種環(huán)境,。

2,、交流MITSUBISHI伺服電機(jī)也是無刷電機(jī)，分為同步和異步電機(jī),，運(yùn)動控制中一般都用同步電機(jī),，它的功率范圍大，可以做到很大的功率,。大慣量,，最高轉(zhuǎn)動速度低，且隨著功率增大而快速降低,。因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用,。

3、MITSUBISHI伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵,，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場,，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機(jī)自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器,，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度,。MITSUBISHI伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）,。

交流MITSUBISHI伺服電機(jī)和無刷直流MITSUBISHI伺服電機(jī)在功能上的區(qū)別：交流伺服要好一些，因為是正弦波控制,，轉(zhuǎn)矩脈動小,。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單，便宜,。

交流伺服電動機(jī)

交流伺服電動機(jī)定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動機(jī)相似.其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組,，一個是勵磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上,；另一個是控制繞組L,，聯(lián)接控制信號電壓Uc。所以交流伺服電動機(jī)又稱兩個伺服電動機(jī),。

交流伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式,，但為了使伺服電動機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機(jī)械特性,，無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能,，它與普通電動機(jī)相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特點,。應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子,，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)子做得細(xì)長,；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子,，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm,，為了減小磁路的磁阻,，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子.空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小，反應(yīng)迅速,，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),，因此被廣泛采用。

交流伺服電動機(jī)在沒有控制電壓時,，定子內(nèi)只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場,，轉(zhuǎn)子靜止不動。當(dāng)有控制電壓時,，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負(fù)載恒定的情況下,，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化,，當(dāng)控制電壓的相位相反時，伺服電動機(jī)將反轉(zhuǎn),。

永磁交流伺服電動機(jī)

20世紀(jì)80年代以來,，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展,，永磁交流伺服驅(qū)動技術(shù)有了突出的發(fā)展,，各國有名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動機(jī)和伺服驅(qū)動器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新,。交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機(jī),。90年代以后,，世界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動機(jī)伺服驅(qū)動。交流伺服驅(qū)動裝置在傳動領(lǐng)域的發(fā)展日新月異,。

永磁交流伺服電動機(jī)同直流伺服電動機(jī)比較,，主要優(yōu)點有：

⑴無電刷和換向器，因此工作可靠,，對維護(hù)和保養(yǎng)要求低,。

⑵定子繞組散熱比較方便。

⑶慣量小,，易于提高系統(tǒng)的快速性,。

⑷適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。

⑸同功率下有較小的體積和重量,。

伺服電動機(jī)與單相異步電動機(jī)比較

交流伺服電動機(jī)的工作原理與分相式單相異步電動機(jī)雖然相似,，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多，所以伺服電動機(jī)與單機(jī)異步電動機(jī)相比,，有三個顯著特點：

1,、起動轉(zhuǎn)矩大

由于轉(zhuǎn)子電阻大，與普通異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線相比,，有明顯的區(qū)別,。它可使臨界轉(zhuǎn)差率S0>1，這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性（機(jī)械特性）更接近于線性,，而且具有較大的起動轉(zhuǎn)矩,。因此，當(dāng)定子一有控制電壓,，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動,，即具有起動快、靈敏度高的特點,。

2,、運(yùn)行范圍較廣

3、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象

正常運(yùn)轉(zhuǎn)的伺服電動機(jī),，只要失去控制電壓,，電機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)伺服電動機(jī)失去控制電壓后,，它處于單相運(yùn)行狀態(tài),，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個轉(zhuǎn)矩特性（T1－S1,、T2－S2曲線）以及合成轉(zhuǎn)矩特性（T－S曲線）

交流伺服電動機(jī)的輸出功率一般是0.1-100W,。當(dāng)電源頻率為50Hz，電壓有36V,、110V,、220、380V,；當(dāng)電源頻率為400Hz,，電壓有20V、26V,、36V,、115V等多種。

交流伺服電動機(jī)運(yùn)行平穩(wěn),、噪音小,。但控制特性是非線性，并且由于轉(zhuǎn)子電阻大,，損耗大,，效率低，因此與同容量直流伺服電動機(jī)相比,，體積大,、重量重，所以只適用于0.5-100W的小功率控制系統(tǒng),。

1,、初始化參數(shù)

在接線之前，先初始化參數(shù),。 [2]

在控制卡上：選好控制方式,；將PID參數(shù)清零；讓控制卡上電時默認(rèn)使能信號關(guān)閉,；將此狀態(tài)保存,，確保控制卡再次上電時即為此狀態(tài),。

在MITSUBISHI伺服電機(jī)上：設(shè)置控制方式,；設(shè)置使能由外部控制；編碼器信號輸出的齒輪比,；設(shè)置控制信號與電機(jī)轉(zhuǎn)速的比例關(guān)系,。一般來說，建議使伺服工作中的最大設(shè)計轉(zhuǎn)速對應(yīng)9V的控制電壓,。比如,，山洋是設(shè)置1V電壓對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，出廠值為500,，如果你只準(zhǔn)備讓電機(jī)在1000轉(zhuǎn)以下工作,，那么,，將這個參數(shù)設(shè)置為111。

2,、接線

將控制卡斷電,，連接控制卡與伺服之間的信號線。以下的線是必須要接的：控制卡的模擬量輸出線,、使能信號線,、伺服輸出的編碼器信號線。復(fù)查接線沒有錯誤后,，電機(jī)和控制卡（以及PC）上電,。此時電機(jī)應(yīng)該不動，而且可以用外力輕松轉(zhuǎn)動,，如果不是這樣,，檢查使能信號的設(shè)置與接線。用外力轉(zhuǎn)動電機(jī),，檢查控制卡是否可以正確檢測到電機(jī)位置的變化,，否則檢查編碼器信號的接線和設(shè)置

3、試方向

對于一個閉環(huán)控制系統(tǒng),，如果反饋信號的方向不正確,，后果肯定是災(zāi)難性的。通過控制卡打開伺服的使能信號,。這時伺服應(yīng)該以一個較低的速度轉(zhuǎn)動,，這就是傳說中的“零漂”。一般控制卡上都會有抑制零漂的指令或參數(shù),。使用這個指令或參數(shù),，看電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向是否可以通過這個指令（參數(shù)）控制。如果不能控制,，檢查模擬量接線及控制方式的參數(shù)設(shè)置,。確認(rèn)給出正數(shù)，電機(jī)正轉(zhuǎn),，編碼器計數(shù)增加,；給出負(fù)數(shù)，電機(jī)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),，編碼器計數(shù)減小,。如果電機(jī)帶有負(fù)載，行程有限,，不要采用這種方式,。測試不要給過大的電壓，建議在1V以下。如果方向不一致,，可以修改控制卡或電機(jī)上的參數(shù),，使其一致。

4,、抑制零漂

在閉環(huán)控制過程中,，零漂的存在會對控制效果有一定的影響，最好將其抑制住,。使用控制卡或伺服上抑制零飄的參數(shù)，仔細(xì)調(diào)整,，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速趨近于零,。由于零漂本身也有一定的隨機(jī)性，所以,，不必要求電機(jī)轉(zhuǎn)速絕對為零,。

5、建立閉環(huán)控制

再次通過控制卡將伺服使能信號放開,，在控制卡上輸入一個較小的比例增益,，至于多大算較小，這只能憑感覺了,，如果實在不放心,，就輸入控制卡能允許的最小值。將控制卡和伺服的使能信號打開,。這時,，電機(jī)應(yīng)該已經(jīng)能夠按照運(yùn)動指令大致做出動作了。

6,、調(diào)整閉環(huán)參數(shù)

細(xì)調(diào)控制參數(shù),，確保電機(jī)按照控制卡的指令運(yùn)動，這是必須要做的工作,，而這部分工作,，更多的是經(jīng)驗，這里只能從略了,。

MITSUBISHI伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的性能比較

步進(jìn)電機(jī)作為一種開環(huán)控制的系統(tǒng),，和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中,，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛,。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流MITSUBISHI伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中,。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢,，運(yùn)動控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流MITSUBISHI伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號）,，但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較,。

一、控制精度不同

兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為 1.8°,、0.9°,，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 °、0.36°,。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)通過細(xì)分后步距角更小,。如三洋公司（SANYO DENKI）生產(chǎn)的二相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°,、0.72°,、0.36°、0.18°,、0.09°,、0.072°、0.036°,，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角,。

交流MITSUBISHI伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以三洋全數(shù)字式交流MITSUBISHI伺服電機(jī)為例,，對于帶標(biāo)準(zhǔn)2000線編碼器的電機(jī)而言,，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/8000=0.045°,。對于帶17位編碼器的電機(jī)而言,，驅(qū)動器每接收131072個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=0.0027466°,，是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655,。

二、低頻特性不同

步進(jìn)電機(jī)在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象,。振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān),，一般認(rèn)為振動頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利,。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時,，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器,，或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等,。

交流MITSUBISHI伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象,。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能,，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測出機(jī)械的共振點,，便于系統(tǒng)調(diào)整,。

三、矩頻特性不同

步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降,，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降,，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流MITSUBISHI伺服電機(jī)為恒力矩輸出,，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi),，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出,。

四,、過載能力不同

步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流MITSUBISHI伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力,。以三洋交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力,。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的二到三倍,，可用于克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因為沒有這種過載能力,，在選型時為了克服這種慣性力矩,，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩,，便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象,。

五、運(yùn)行性能不同

步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制,，啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度,，應(yīng)處理好升,、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制,，驅(qū)動器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣,，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象,，控制性能更為可靠,。

六、速度響應(yīng)性能不同

步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒,。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好,，以山洋400W交流MITSUBISHI伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合,。

綜上所述,，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動機(jī),。所以,，在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī),。