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1、直流伺服电机控制与驱动 机械工程 .内容安排1、直流伺服电机工作原理2、直流伺服电机的驱动3、直流伺服电机的选择.n直流电机和直流伺服电机有什么区别： 伺服电机：有反馈的控制系统，它是直流供电，有编码器反馈速度和位置信号，有良好的动态性能。 直流电机：没有反馈信号，不能形成闭合回路。.直流伺服电机的特点优点：具有较高的响应速度、精度和频率，优良的控制特性等。便于调速，机械特性好。缺点：但由于使用电刷和换向器，故寿命较低，需要定期维修。转动惯量过大输出转矩过小，动态特性差。. 直流伺服电动机由线圈转子（也称电枢），能产生固定磁场的定子，电刷，换向器组成，其原理简图如图所示。1、直流伺服电机工作原
2、理.U+NS电电刷刷换换向片向片直流直流电电源源电电刷刷换换向器向器线线圈圈II1、直流伺服电机工作原理.注意：注意：换换向片和向片和电电源固定源固定联联接，接，线线圈无圈无论论怎怎样转样转动动，总总是上半是上半边边的的电电流向里，下半流向里，下半边边的的电电流向外。流向外。电电刷刷压压在在换换向片上。向片上。由左手定由左手定则则，通，通电线电线圈在磁圈在磁场场的作用下，的作用下，使使线线圈逆圈逆时针时针旋旋转转。FFU+NS电电刷刷换换向片向片II换换向器作用：向器作用：将外部直流将外部直流电电转换转换成内部的成内部的交流交流电电，以保，以保持持转转矩方向不矩方向不变变。.FFU+NS电电刷
3、刷换换向片向片IIEbEb由右手定由右手定则则，线线圈在磁圈在磁场场中旋中旋转转，将在，将在线线圈中圈中产产生感生感应电动势应电动势，感，感应电动势应电动势的方向与的方向与电电流的流的方向相反。方向相反。. 直流伺服电动机采用直流供电，为调节电动机转速和方向，需要对其直流电压的大小和方向进行控制。根据电工学原理，永磁式直流电机的转矩与流过电枢回路的电流强度成正比：（1）（2）（3）.n联立式子1、2、3求解可得：n这样我们通过控制加在电机上的电压来控制转速（4）.2、直流伺服电机的控制与驱动n直流伺服电机是直流供电，为了调节电机转速和方向，需要对其直流电压的大小和方向进行控制。目前常用的驱动方
4、式是PWM（pulse width modulation）脉冲宽度调制的英文缩写。它的含义是利用大功率晶体管的开关作用，使得加到电机上电压的时间（占空比）发生变化，从而控制电机电压的平均值来控制电机的转速。.此时电机只能在某一个方向调速，称为不可逆调速。当需要电机在正、反两个方向都能调速的时候，需要使用桥式降压电路.通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，设占空比为a= t1 /T，则 电机的平均速度为 Va = Vmax *a其中Va指的是电机的平均速度，Vmax 指电机在通电时的最大速度， a= t1 /T是指占空比 .由上面的公式可见，当我们改变占空比a时，就可以得到不同的电机平均速度Va，从而达到调速的目的。.n选择依据是惯量匹配原则或者等效转矩来选择，只介绍第一种方法n惯量匹配原则n根据理论分析和实践证明，负载惯量和电机惯量的比值对伺服系统的性能有很大的影响。通常分为两种情况：3、直流伺服电动机的选择.
