交流伺服位置控制系统设计

摘要本文主要介绍了单轴交流伺服位置控制系统的各个组成部分以及伺服运行的原理。采用通用运动接口UMI7764，为运动控制及反馈信号提供了广泛的布线和连接点。运动控制卡NI7350 提供了多轴的运动和数字 I/O 接口，可通过PC 机上的MAX 软件进行运动控制器的具体参数设置，主要为伺服系统提供脉冲串指令输入以及伺服开关信号，如伺服开启（SON）、准备（RD）、报警（ALM）等系统信号。驱动电机与放大器采用高性能三菱交流永磁伺服电机与配套的 MR-J2S 伺服放大器，具有131072 脉冲/转的高分辨率编码器。在位置控制模式下，对伺服放大器的电子齿轮、指令脉冲选择和编码器输出脉冲等主要参数进行设置。通过对各组成部分接口的准确连接，实现交流伺服位置控制系统的正常运行。   31804
毕业论文关键字交流伺服系统   位置控制伺服放大器
Title    AC Servo Position Control System Design
Abstract This paper mainly introduces the components and operating principle of the servo of the single axis AC servo position control system. The UMI7764 offers a wide range of wiring and connection points for motion control and feedback signal. Motion controller NI7350 provides multi-axis Motion I/O Connector and Digital I/O Connector ,it can be set the specific parameters of the motion controller by PC on the MAX software.NI7350 mainly provide pulse train input and servo switch signal for the servo system, such as servo on (SON), ready(RD),alarm (ALM) and so on. Drive motor and its Driver uses high performance Mitsubishi AC permanent magnet servo motor and supporting MR-J2S servo amplifier, which is provided with 131072 pulse per turn high resolution encoder. In the position control mode, on the servo amplifier electronic gear, instruction pulse selection and encoder output pulse parameters need to be set correctly. By means of the accurate connection of each part of the interface, the operation of AC servo position control system would work properly.
Keywords    AC Servo System    Position Control    Servo Driver
目次
1绪论1
1.1课题背景及意义1
1.2伺服系统2
1.3本文取得的主要成果3
2交流伺服放大器4
2.1交流伺服放大器简介4
2.2伺服放大器主电源接线5
2.3与交流伺服电机的接线5
2.4信号与接线6
2.5参数设置12
3通用运动接口UMI776414
3.1UMI7764简介14
3.2接线端子说明14
4运动控制卡NI7350.16
4.1运动控制卡简介16
4.2I/O接口说明16
4.3MAX软件使用及参数设置17
结论.21
致谢.22
参考文献23
附录.24
1   绪论
1.1 课题背景及意义在现代化的工业生产和科学实验过程中，对于诸如压力、流量、温度、液面高度、位置与速度等物理参数的控制，都需要借助于伺服系统的控制[1][2]。伺服系统最早出现于20 世纪初，是自动控制系统的一个重要分支，随着近现代控制理论的发展与成熟，伺服系统在工业领域扮演着重要角色。伺服系统（servo system）又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统[3]。在很多情况下，伺服系统专指系统的输出量是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统[4][5]。伺服系统的发展经历了液压、气动到电气的过程，在电气伺服系统中，传统的直流伺服系统以直流电机作为驱动部件。直流电机具有易于控制、调速性能好的特点[6]，从而使得直流伺服系统在上世纪 70 年代以前一度占据了主流市场。但直流电机存在换向器及碳刷等机械换向装置，构造复杂，制造和文护费用昂贵，且换向火花的存在又使其应用环境受到了很大的限制。相比之下，交流电机结构简单，无需机械换向装置，易于文护，正好克服了直流电机的缺点。而矢量控制理论[7][8]的出现使得交流电机的控制性能完全可以媲美直流电机。如今，随着电机控制理论、稀土永磁材料、电力电子技术、传感器技术和计算机技术的飞速进步，交流伺服系统以其稳定性能好、调速范围宽、定位精度高、响应速度快而广泛应用于军事领域、航空航天、工业制造领域[9]等。因此，对于那些投身于交流伺服系统领域并不断创新的工作者，都把对于创新性的高性能伺服系统的探索研究作为其关注的方向。伺服系统是自动控制的关键技术之一，在数控机床及其它产业机械控制领域占有重要地位。当前工业生产需求高速度、高效率的特点使得现代数控机床要求伺服控制向高精度、高速度方向发展。这就要求必须提高伺服控制的移动速度、跟随精度和定位精度[10][11]。对于交流伺服的执行电机，永磁同步电机（PMSM）具有结构简单、体积小、重量轻、功率因数和效率高、发热小、转动惯量小和转矩脉动小等优点，使得其已成为现代伺服系统执行电机的主流[12]。交流位置伺服系统是伺服系统的一个重要分支，位置控制系统主要是实现机械执行机构对位置指令的准确跟踪, 当给定位置指令变化时,输出量也应能准确无误地跟踪给定量的变化并能复现给定量[13]。位置系统广泛应用于把物体的位置、方位和姿态作为控制量的部位,如数控机床的刀具进给和飞机、船舶的自动舵机控制,卫星跟踪,雷达技术,导弹制导等等,也是位置系统的应用对象。可以看出，位置伺服系统的应用广泛，实用性强，所以本课题介绍了交流伺服在位置控制模式下的工作原理及接线情况。交流伺服位置控制系统设计:http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_28079.html