伺服与运动控制系统设计

第1章 运动系统的基本概念 1 1.1 运动控制的定义 1 1.2 伺服系统的定义 2 1.3 伺服系统的组成 2 1.4 伺服系统的性能要求 4 1.5 影响伺服系统性能的因素 5 1.6 交流永磁同步电机伺服系统 7 1.7 交流伺服的行业应用 8 1.8 伺服技术的发展过程及趋势 10第2章 伺服电机 13 2.1 伺服电机的介绍 13 2.2 伺服电机的特点 13 2.3 伺服电机的分类 14 2.3.1 同步电机与异步电机 14 2.3.2 永磁同步电机与无刷直流电机 14 2.4 电机数据 15 2.5 西门子伺服电机 22 2.5.1 1FK、1FT同步伺服电机 22 2.5.2 1FW系列扭矩电机 23 2.5.3 1FN系列直线电机 27 2.5.4 1PH7、1PL6系列异步电机 29 2.6 伺服电机的选择 30 2.7 带Drive-CliQ接口的伺服电机 31 2.8 电机的谐振频率 33 2.9 选择电机的基本原则 34 2.10 电机容量的计算步骤 35 2.11 永磁同步电机的研究现状 35 2.12 永磁同步电机的控制 36第3章 伺服驱动编码器 39 3.1 编码器介绍 39 3.2 伺服编码器的特点与连接 43 3.2.1 EnDat 44 3.2.2 SSI 44 3.2.3 正/余弦编码器 45 3.2.4 编码器的相位调整 47 3.2.5 编码器的倍频 48 3.2.6 编码器的特征参数 49 3.2.7 驱动器与编码器的连接 49第4章 伺服驱动器 55 4.1 交流变频技术的发展 55 4.2 基于矢量控制的伺服控制 57 4.3 伺服系统的控制模型 57 4.4 西门子伺服驱动器介绍 59 4.5 西门子伺服驱动器 Sinamics S120 61 4.6 伺服控制方式 65 4.7 驱动器的过载能力 66 4.8 Sinamics S120的调试软件 67 4.9 S120的基本定位功能 68 4.10 Trace功能介绍 71 4.11 数字滤波器 72 4.12 自动优化功能 75 4.13 功能函数发生器 76 4.14 Measuring功能介绍 77 4.15 驱动器的通信功能 85第5章 伺服系统的优化 87 5.1 控制器模型 87 5.2 系统模型 88 5.3 伯德图 95 5.4 控制器优化的关键 96 5.5 电流环、速度环、位置环的优化 97第6章 运动控制器 99 6.1 西门子运动控制器Simotion 100 6.2 工艺对象 101 6.2.1 轴 101 6.2.2 虚轴 102 6.3 运动控制功能 102 6.3.1 定位 102 6.3.2 回零 106 6.3.3 点动 107 6.3.4 齿轮同步 108 6.3.5 圆周测试 109 6.3.6 凸轮 110 6.3.7 路径插补功能 111 6.3.8 凸轮输出 113 6.3.9 快速测量输入 113 6.3.10 位置控制器 114 6.3.11 压力控制器 115 6.4 调试软件Scout 116 6.4.1 Scout软件介绍 116 6.4.2 编程语言 117 6.5 Simotion的执行系统 119 6.6 运动控制器的通信功能 120 6.6.1 与驱动器之间的通信 120 6.6.2 与控制器之间的通信 121 6.6.3 OPC 122 6.6.4 TCP/IP 122 6.7 Simotion顺应了运动控制的发展趋势 122 6.8 Simotion的应用场合 123第7章 伺服控制应用举例 125 7.1 印刷 125 7.2 包装 127 7.3 冲压 134 7.4 轨道拖拽系统 135 7.5 飞锯 137参考文献 140

第1章 运动系统的基本概念 1 1.1 运动控制的定义 1 1.2 伺服系统的定义 2 1.3 伺服系统的组成 2 1.4 伺服系统的性能要求 4 1.5 影响伺服系统性能的因素 5 1.6 交流永磁同步电机伺服系统 7 1.7 交流伺服的行业应用 8 1.8 伺服技术的发展过程及趋势 10第2章 伺服电机 13 2.1 伺服电机的介绍 13 2.2 伺服电机的特点 13 2.3 伺服电机的分类 14 2.3.1 同步电机与异步电机 14 2.3.2 永磁同步电机与无刷直流电机 14 2.4 电机数据 15 2.5 西门子伺服电机 22 2.5.1 1FK、1FT同步伺服电机 22 2.5.2 1FW系列扭矩电机 23 2.5.3 1FN系列直线电机 27 2.5.4 1PH7、1PL6系列异步电机 29 2.6 伺服电机的选择 30 2.7 带Drive-CliQ接口的伺服电机 31 2.8 电机的谐振频率 33 2.9 选择电机的基本原则 34 2.10 电机容量的计算步骤 35 2.11 永磁同步电机的研究现状 35 2.12 永磁同步电机的控制 36第3章 伺服驱动编码器 39 3.1 编码器介绍 39 3.2 伺服编码器的特点与连接 43 3.2.1 EnDat 44 3.2.2 SSI 44 3.2.3 正/余弦编码器 45 3.2.4 编码器的相位调整 47 3.2.5 编码器的倍频 48 3.2.6 编码器的特征参数 49 3.2.7 驱动器与编码器的连接 49第4章 伺服驱动器 55 4.1 交流变频技术的发展 55 4.2 基于矢量控制的伺服控制 57 4.3 伺服系统的控制模型 57 4.4 西门子伺服驱动器介绍 59 4.5 西门子伺服驱动器 Sinamics S120 61 4.6 伺服控制方式 65 4.7 驱动器的过载能力 66 4.8 Sinamics S120的调试软件 67 4.9 S120的基本定位功能 68 4.10 Trace功能介绍 71 4.11 数字滤波器 72 4.12 自动优化功能 75 4.13 功能函数发生器 76 4.14 Measuring功能介绍 77 4.15 驱动器的通信功能 85第5章 伺服系统的优化 87 5.1 控制器模型 87 5.2 系统模型 88 5.3 伯德图 95 5.4 控制器优化的关键 96 5.5 电流环、速度环、位置环的优化 97第6章 运动控制器 99 6.1 西门子运动控制器Simotion 100 6.2 工艺对象 101 6.2.1 轴 101 6.2.2 虚轴 102 6.3 运动控制功能 102 6.3.1 定位 102 6.3.2 回零 106 6.3.3 点动 107 6.3.4 齿轮同步 108 6.3.5 圆周测试 109 6.3.6 凸轮 110 6.3.7 路径插补功能 111 6.3.8 凸轮输出 113 6.3.9 快速测量输入 113 6.3.10 位置控制器 114 6.3.11 压力控制器 115 6.4 调试软件Scout 116 6.4.1 Scout软件介绍 116 6.4.2 编程语言 117 6.5 Simotion的执行系统 119 6.6 运动控制器的通信功能 120 6.6.1 与驱动器之间的通信 120 6.6.2 与控制器之间的通信 121 6.6.3 OPC 122 6.6.4 TCP/IP 122 6.7 Simotion顺应了运动控制的发展趋势 122 6.8 Simotion的应用场合 123第7章 伺服控制应用举例 125 7.1 印刷 125 7.2 包装 127 7.3 冲压 134 7.4 轨道拖拽系统 135 7.5 飞锯 137参考文献 140
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