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1、今天我们一起MOTION一下rdy ACC RUNSchneider Electric2- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 主要内容 运动控制系统概述 伺服系统选型Schneider Electric3- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 主要内容 运动控制系统概述 伺服系统选型Schneider Electric4- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统（ motion）概述运动控制：迅速 、精确 的完成运动动作运动控制的描述特征运动曲线：起点终点速度和加速度控制性能：静态和动态精度响应速度响应稳
2、定性位置： 绝对位置相对位置Schneider Electric5- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 组成运动控制系统组成控制器 ：大脑，计算、控制 速度 /位置给定；驱动器 ： 神经 ，控制电机；电机 ：四肢，动力执行机构，向负载提供转矩；传感器 ：五官 /触觉，检测运动状态，向控制器或驱动器反馈位置和速度信号；Schneider Electric6- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 控制对象运动控制系统的主要控制方式（控制对象）：设备的 /轴的 速度、位置、转矩Schneider Electri
3、c7- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 应用位置控制精确位置控制：机床工具的位置控制机器人手臂位置直线精确定位平面 X-Y曲线的位置Schneider Electric8- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 应用速度控制高精度速度控制（精度 0.05）：带材张力：通过速度控制张力成型：速度波动会影响表面精度Schneider Electric9- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 应用转矩控制高精度转矩控制：收放卷螺纹切削Schneider Electri
4、c10- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述变频运动控制数控机器人、机械手金属 /木材 /玻璃切割泵风机简单动作提升压缩机快速处理码垛机包装机性能（位置，速度，加速度，转矩等）简单运动独立 /插补，单轴 /多轴复杂程度Schneider Electric11- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 控制器控制器Schneider Electric12- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 控制器控制器功能：通过编程计算、控制单轴或多轴的运动定义了运动路径（轨道）：根
5、据位置和时间的关系，输出速度单轴以 S1的速度从 X0位置移动到 X1位置单轴以 S2的速度从 X1位置返回到 X0位置Schneider Electric13- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 控制器单轴的运动：有限位的单轴往复运动轴的运动在 Xa点和 Xb点范围内，有低限位和高限位单向的运动轴轴的运动是单向的，无限位。Schneider Electric14- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 控制器内置插补的线形单轴运动：通过同步程序的线性插补，轴的运动跟随平面（ 2轴）或立体（ 3轴）运动控制
6、器同时控制多轴的同步加速和减速Schneider Electric15- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 控制器凸轮控制：机械凸轮：一个机械结构，根据主轴和凸轮的轮廓决定从轴的运动。凸轮特定的外形，称作 “凸轮曲线 ”。机械凸轮的缺点：运动关系无法修改（机械已经定了）依赖于机械结构Schneider Electric16- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 控制器凸轮控制：电子凸轮：内部公式计算的凸轮曲线通过控制器编程，计算轴的运动Schneider Electric17- OEM/EC PAE -
7、JingJixing 080702 运动控制系统概述 控制器总体来说：控制器接受系统反馈信号计算、处理各种信号和数据将处理结果送至驱动器，用于最终控制负载Schneider Electric18- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 驱动器Schneider Electric19- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 驱动器驱动器，执行机构用于控制速度，提供电机所需的电流（转矩、动力）异步电机 同步电机步进 /无刷电机Schneider Electric20- OEM/EC PAE - JingJixing
8、 080702 运动控制系统概述 电机Schneider Electric21- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 电机电机：将电流转化为转矩。类型：异步、同步、步进形式：旋转的、直线的异步 步进直线同步（无刷）Schneider Electric22- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 步进电机结构示意图定子转子永磁体材料励磁线圈Schneider Electric23- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 步进电机工作原理：转子为永磁材料的成对磁极；定子通
9、常有 2相线圈绕组；电流通过定子绕组时，转子转动到下一个平衡位置；转动的最小增量（步）取决于转子的极对数；不需要位置反馈信号；定子转子永磁体材料动力线圈Schneider Electric24- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 异步电机部件结构：定子铁心 定子绕组Schneider Electric25- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 异步电机部件结构：铸铝转子 绕线转子Schneider Electric26- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 异步
10、电机工作原理：在定子绕组中通入对称三相电流，产生旋转磁场；该磁场使转子中产生电流；转子电流也产生旋转磁场；转子跟随旋转磁场，从而产生旋转。两个磁场间总是存在一定的角度差。称作异步。如果这两个磁场没有角度差，则电机输出转矩为 0。电机转矩来自于两个磁场的转差，称为 “滑差 ”。Schneider Electric27- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 同步电机结构示意图：电源电缆编码器电缆无刷电机定子： 3相绕组，和异步电机相同转子：永磁体Schneider Electric28- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动
11、控制系统概述 同步电机工作原理：编码器指示电机的角度位置；转子具有永久磁场（永磁材料）；定子磁场是变化的（通过驱动器改变振幅和频率）；转子速度跟随定子磁场变化的速度（同步）。编码器通常使用 resolver编码器工作特征：电机转矩：正比于定子电流；电机转速：正比于定子频率；注意：不同永磁材料的转子所获得的转矩会不同。Schneider Electric29- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 同步 Vs异步在任何速度下（甚至是 0速），同步电机可以输出更大的峰值转矩和更稳定持续转矩。同步电机可以提供 更高的转速和精确的位置控制 ；异步电机只能提供
12、转速控制 和 低精度的转矩控制 。Schneider Electric30- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 同步 Vs步进控制精度不同：同步电机控制精度由 编码器 决定。编码器线数可以很高（如 2500线）。 （高）步进电机的控制精度由 “步距角 ”决定。根据相数不同，精度固定 。（低）矩频特性不同：同步电机额定转速内，为 恒转矩 输出。步进电机的输出 转矩随转速升高而下降 ，且在较高转速时会急剧下降 。过载能力不同：同步电机 具有强的 过载能力。步进电机一般 不具备 过载能力 。Schneider Electric31- OEM/EC PAE
13、 - JingJixing 080702 运动控制系统概述 同步 Vs步进运行性能不同：同步电机为 闭环控制 ，控制性能可靠，不会出现丢步、堵转、过冲等现象。步进电机为 开环控制 ，控制不当可能出现丢步、堵转、过冲。响应速度性能不同：同步电机加速至高速（例如 3000rpm）仅需几毫秒。步进电机从静止加速到工作转速（一般为几百转/分）需要 200 400毫秒。综上，同步电机多方面性能优于步进电机。选择所需要的Schneider Electric32- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 直线电机工作原理：直线电机，可以看作是未卷绕的电机（定子被拉成直
14、线）由于特殊的结构，需要特殊的电缆分类：多种类型，如步进、永磁。通常为无刷电机。Schneider Electric33- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 直线电机优点：高速和加速度；高精度和重复精度；长距离；取代机械结构（齿条、丝杠）；不需要加油（食品、医药行业应用）缺点：贵机械设计时要考虑电机的安装金属切削行业，永磁场会吸引铁屑，造成麻烦Schneider Electric34- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 位置传感器Schneider Electric35- OEM/EC PAE - Ji
15、ngJixing 080702 运动控制系统概述 位置传感器位置传感器安装在电机轴端，用于测量电机的转速和位置。三种类型 ：Resolver（旋转变压器）增量型绝对值型描述位置传感器的 3个参数（特性）：分辨率精度重复精度Schneider Electric36- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 传感器特性分辨率分辨率：最小增量单位：点 /转分辨率用每圈的脉冲数决定，如 1024线，即每圈 1024个脉冲。分辨率高的编码器可以使设备达到高的精度。Schneider Electric37- OEM/EC PAE - JingJixing 080702 运动控制系统概述 传感器特性精度精度：测量值和实际值之间的差距单位：弧度当速度取决于位置时，影响速度的精度Schneider Electric38- OEM/EC PAE - JingJixing
