机电一体化系统执行元件与电机驱动详解

"执行元件的分类及控制用电机的驱动.ppt" 机电一体化系统中的执行元件是将电能转化为机械能的关键部件，它们负责执行由控制系统发出的指令，完成预定的动作或任务。根据不同的工作原理和结构，执行元件可以分为多种类型。 首先，我们来看一下执行元件的种类及其特点： 1. 电磁式：主要包括电动机，如交流伺服电动机、直流伺服电动机和步进电动机。这类执行元件具有操作简便、响应快速、易于与计算机接口等优点，但瞬时输出功率可能受限，且可能会受到外部噪声的影响。 2. 液压式：包括电磁阀和液压马达等。液压执行元件通常能够提供大的输出功率，速度快且动作平稳，适合高精度定位伺服。然而，它们对液压源和压力油的要求较高，设备不易小型化，存在泄漏和污染的风险。 3. 气动式：如气缸和气压马达，它们的优点是气源获取方便，成本较低，无泄漏污染，且动作速度快。但缺点是功率较小，体积较大，动作不够平稳，远距离传输困难，且噪音大，伺服控制难度相对较高。 4. 其他类型：包括双金属片、形状记忆合金和压电元件等，这些执行元件通常与特定的材料性能相关，适用于特殊应用场合。 机电一体化系统对执行元件的基本要求包括： 1. 小型化和轻量化，以适应紧凑的设备设计，提高空间利用率。 2. 高比功率，即在较小的体积下提供较大的动力。 3. 易于维修和安装，降低维护成本。 4. 能够方便地与微机控制系统集成，实现精确的运动控制。 在机电一体化系统中，控制用电机起着至关重要的作用。伺服电动机是一种常见的控制电机，它可以提供精确的运动或复杂的动作，广泛应用于数控机床等领域。伺服电机主要有以下几种控制方式： 1. 开环控制：这种控制方式不包含反馈机制，指令输入直接驱动电机，通过传动机构传递到执行机构。虽然简单，但精度和稳定性相对较低。 2. 闭环控制：闭环控制结合了位置、速度或力的反馈，能够实现高精度的伺服控制，但系统的复杂度也相应增加。 3. 半闭环控制：介于开环和闭环之间，一般在电机与执行机构之间存在反馈，如在滚珠丝杠处进行反馈，提高了系统的精度，但对传动部件的精度要求较高。 伺服电机在数控机床上的应用十分广泛，如主轴电机、带制动器的伺服电机、伺服电机用于刀库刀具定位和机械手旋转定位等。这些电机的控制方式根据具体需求选择开环、闭环或半闭环，以满足不同精度和动态性能的要求。