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伺服機構きこう

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工業こうぎょうよう伺服たちはい綠色みどりいろ份為直流ちょくりゅうすりたち下方かほう黑色こくしょく份為ぎょうほし減速げんそく齿輪,上方かみがた黑色こくしょく份為提供ていきょう位置いちかい授的旋轉せんてんへん碼器

伺服機構きこうservomechanismがかりゆび經由けいゆ閉迴ひかえせい方式ほうしきたちいたいち機械きかい系統けいとう位置いち速度そくどある加速度かそくどひかえせいてき系統けいとう[1]

發展はってん歷史れきし

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伺服機構きこう理論りろんservomechansim theory起源きげん世界せかい大戰たいせん期間きかんぐんためりょう發展はってん具有ぐゆう自動じどうひかえせいこうのうてきかみなりたちつい系統けいとう委託いたくりょうあさしょう理工りこう學院がくいん發展はってんひかえせい機械きかい系統けいとうてき閉迴ひかえせい技術ぎじゅつ,以強ひかえ系統けいとうてきせいじゅん,此一發展奠定了後來伺服機構理論的基礎。而ほろ處理しょりせきたい電路でんろてき不斷ふだん進化しんか僅帶どうりょう產業さんぎょうてき發展はってん,也間接かんせつたいどうりょう伺服驅動くどう技術ぎじゅつてき發展はってん[1]

構造こうぞう

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一個伺服系統的構成通常包含受控體(plant)、致動(actuator)、つてかん(sensor)、ひかえせい(controller)とういく部分ぶぶん。受控からだがかりゆびひかえせいてき物件ぶっけんれいいち機械きかいしゅひじあるいち機械きかい工作こうさく平台ひらだい。致動てきこうのうざい於主よう提供ていきょう受控たいてき動力どうりょく可能かのう氣壓きあつ油壓ゆあつある電力でんりょく驅動くどうてき方式ほうしきていげんわか採用さいよう油壓ゆあつ驅動くどう方式ほうしきのりため油壓ゆあつ伺服系統けいとう目前もくぜん絕大ぜつだい多數たすうてき伺服系統けいとう採用さいよう電力でんりょく驅動くどう方式ほうしき,致動包含ほうがんりょううまいたるあずかこうりつ大器たいきれい應用おうよう於伺ふく系統的けいとうてき特別とくべつ設計せっけいたちしょうため伺服たち(servo motor),其裝置そうち內含位置いちかい裝置そうち,如光でんへん碼器(optical encoder)あるかいかく(resolver)。一個傳統伺服機構系統的組成,伺服驅動くどう主要しゅよう包含ほうがんこうりつ大器たいきあずか伺服ひかえせい

以伺ふくうまたちためれい,其伺ふくひかえせい通常つうじょう包含ほうがん速度そくどひかえせいあずか扭矩ひかえせいうまたち通常つうじょう提供ていきょう類比るいひしきてき速度そくどかい授信ごうひかえせい界面かいめん採用さいよう±10Vてき類比るいひ訊號,經由けいゆがい迴路てき類比るいひ命令めいれい直接ちょくせつひかえせいうまたちてきてんそくある扭矩。採用さいよう這種伺服驅動くどう通常つうじょう必須ひっすさいじょういち位置いちひかえせい(position controller),才能さいのう完成かんせい位置いちひかえせい

目前もくぜん主要しゅよう應用おうよう於工業界ぎょうかいてき伺服たち包括ほうかつ直流ちょくりゅう伺服たちえい交流こうりゅう伺服たちあずか感應かんおう交流こうりゅう伺服たち,其中また以永磁交流こうりゅう伺服たち佔絕だい多數たすうひかえせいてきこうのうざい提供ていきょうせい伺服系統けいとうてき閉路へいろひかえせい,如扭のりひかえせい速度そくどひかえせいあずか位置いちひかえせいとう目前もくぜん一般いっぱん工業こうぎょうよう伺服驅動くどう(servo drive)通常つうじょう包含ほうがんりょうひかえせいあずかこうりつ大器たいき。伺服驅動くどう包含ほうがんりょう伺服ひかえせいあずかこうりつ大器たいき,伺服たち提供ていきょう解析かいせきてきひかりでんへん碼器かい授信ごう

じく運動うんどうひかえせい系統けいとう

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精密せいみつ伺服系統けいとう應用おうよう於多じく運動うんどうひかえせい系統けいとう,如工業こうぎょう機器ききじん工具こうぐ電子でんしれいけんぐみそう系統けいとう、PCB自動じどう插件、PCB鑽孔さんこうとうとう

工作こうさく物件ぶっけんてき位置いちひかえせい藉由平台ひらだいてき移動いどうらい達成たっせい平台ひらだい位置いちてき偵測ゆうりょうたね方式ほうしき,一種是藉由伺服馬達本身所安裝的光電編碼器,よし於是以間接かんせつてき方式ほうしきかい工作こうさく物件ぶっけんてき位置いちさい藉由閉迴ひかえせいたちいた位置いちひかえせいてき目的もくてきいん此也しょうため間接かんせつ位置いちひかえせい(indirect position control)。另一種方式是直接將位置感測元件安裝在平台上,如光がくじゃくかみなり位置いちかんはかけいとうとう直接ちょくせつかい工作こうさく物件ぶっけんてき位置いちさい藉由閉迴ひかえせいたちいた位置いちひかえせいてき目的もくてきしょうため直接ちょくせつ位置いちひかえせい(direct position control)。一個多軸運動控制系統由高階的運動控制器(motion controller)あずかていかいてき伺服驅動くどう(servo drive)しょ組成そせい運動うんどうひかえせいせめ運動うんどうひかえせい命令めいれいかい碼、各個かっこ位置いちひかえせいじく彼此ひしあいだてき相對そうたい運動うんどう加減かげんそく輪廓りんかくひかえせいとうとう,其主要しゅようせきかぎざい於降てい整體せいたい系統けいとう運動うんどうひかえせいてきみち誤差ごさ;伺服驅動くどうせめ伺服たちてき位置いちひかえせい主要しゅようせきかぎざい於降てい伺服じくてき追隨ついずい誤差ごさ。一個雙軸運動控制系統在一般的情況下x-じくあずかy-じくてき動態どうたいひびきおう特性とくせいかいゆう相當そうとうだいてき差異さいざい高速こうそく輪廓りんかくひかえせい(contouring control),かい造成ぞうせい顯著けんちょてき誤差ごさいん必須ひっす設計せっけい一個運動控制器以整體考量的觀點解決此一問題。

あみ分散ぶんさんしき伺服系統けいとう

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ずいちょもうどおり技術ぎじゅつてき進步しんぽ採用さいよう即時そくじもうどおり技術ぎじゅつてき伺服系統けいとう也隨發展はってん利用りようSERCOS即時そくじどおり訊網技術ぎじゅつ(real-time network communication)しょ發展はってんてきもうひかえせい分散ぶんさんしき伺服系統けいとう目前もくぜんやめゆう多種たしゅ採用さいよう不同ふどうつう協定きょうていてき分散ぶんさんしき運動うんどうひかえせい系統けいとう,如SERCOS、Real-Time Ethernet、Real-Time CAN bus。應用おうよう高速こうそくもう技術ぎじゅつ分散ぶんさんしき伺服系統けいとうゆう許多きょたゆうてんしょ如更れいかつてき系統けいとう應用おうようさらてき系統けいとう整合せいごうひかえせい效果こうかとうとう

環狀かんじょう回路かいろひかえせい

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一個實際的伺服系統通常採用環狀多迴路控制架構。此種ひかえせい構,具有ぐゆう先天的せんてんてきかいひかえせい效果こうか以分そうせめてき完成かんせい一個伺服系統中所需要的位置、速度そくど加速度かそくどひかえせい

伺服技術ぎじゅつ

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伺服系統けいとう整合せいごう技術ぎじゅつ

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伺服系統けいとう具有ぐゆう綜效技術ぎじゅつ(synergy technology)てき本質ほんしつ。伺服系統けいとう設計せっけい必須ひっす整合せいごう多項たこうせきかぎ技術ぎじゅつ,如自動じどうひかえせい運動うんどうひかえせいすうひかえせいうまたちひかえせい電力でんりょく電子でんしほろ處理しょりかたからだ設計せっけいとうとう,伺服系統けいとう設計せっけい工程こうてい必須ひっすはりたい系統けいとうてき應用おうよう需求,整合せいごう多項たこう不同ふどうてき技術ぎじゅつ,而此いち系統けいとう整合せいごうてき特質とくしつかいずいちょほろ電子でんし技術ぎじゅつてき進展しんてんさらあかりあらわてき以『即時そくじこう韌體ひかえせい技術ぎじゅつてき方式ほうしきていげん

すう伺服ひかえせい技術ぎじゅつ

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ずいちょ高性能こうせいのうほろ處理しょりすう信號しんごう處理しょりてき發展はってんすう伺服ひかえせい技術ぎじゅつやめなりため工業こうぎょう伺服系統けいとうてき主流しゅりゅう

DSPすう伺服ひかえせい技術ぎじゅつ

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數字すうじ信號しんごう處理しょり(DSP)可視かしため一個具有強大計算能力的微處理器,舉凡ほろ處理しょり應用おうようてき場合ばあい,如需ようさら快速かいそくてき計算けいさん能力のうりょくのり考慮こうりょ使用しようDSP。ただし值得注意ちゅういてきたんあきらかたほろひかえ(microcontroller)やめこう應用おうよう工業こうぎょうひかえせい領域りょういき,其關かぎ主要しゅようざい於完せいてきI/O界面かいめん,而一般いっぱんてきDSPなみ具備ぐび這些こうのうただしきん年來ねんらいやめ發展はってん特別とくべつはりたい伺服たちひかえせいてきたんあきらかたDSPひかえせいれいとくしゅうてきTMS320F24xx、TMS320F2812とうとう計算けいさん性能せいのう強大きょうだい具備ぐびたちひかえせいしょ需要じゅようてきI/O界面かいめん同時どうじ價格かかく也相とう便宜べんぎいん直接ちょくせつたいどうりょう以DSPため核心かくしんてきDSPすううまたちひかえせい技術ぎじゅつてき發展はってん[1]

電腦でんのう輔助伺服系統けいとう設計せっけい

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よし於伺ふく系統けいとう設計せっけい包含ほうがん多項たこう不同ふどう技術ぎじゅつてき整合せいごう,也使とく其設けい過程かていあらわどくさらため複雜ふくざつよし利用りよう電腦でんのう輔助設計せっけいあずか即時そくじ線上せんじょうひかえせい模擬もぎなりため現代げんだい伺服系統けいとう設計せっけい重要じゅうようてき方法ほうほう[1]

實務じつむ問題もんだい

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一個現代的伺服系統的設計包含了機械設計、うまたちひかえせい電力でんりょく電子でんし、伺服ひかえせい運動うんどうひかえせいほどしき設計せっけいあみどおり協定きょうていざつぼうせい實務じつむ應用おうようとう技術ぎじゅつあずか經驗けいけん,其核こころ技術ぎじゅつざい整合せいごうほろ電子でんしあずか電力でんりょく電子でんし技術ぎじゅつ實現じつげん伺服ひかえせい技術ぎじゅつ[1]

一些重要的實務設計考量包括:

  • こう解析かいせきひかりでんへん碼器てきかいめん電路でんろ設計せっけい
  • 如何いかしたがえ增量ぞうりょうかい授信ごう計算けいさんてんそく
  • 伺服系統けいとうてきしきひろし要求ようきゅう
  • こうりつ大器たいき電壓でんあつ輸出ゆしゅつあずか電流でんりゅう輸出ゆしゅつたい伺服系統けいとうしきひろししょ造成ぞうせいてききりせい
  • すう伺服系統けいとう採用さいよう定點ていてん整數せいすうある浮點運算うんざん
  • ひかえせい迴路ようしきりつてき選擇せんたく
  • 電流でんりゅうかい授信ごうてきてきよう方式ほうしきあずかADC轉換てんかん(analog-to-digital converter)てき解析かいせき要求ようきゅうためなに

未來みらい發展はってん

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にんなん动体需要じゅようひかえせい電力でんりょく驅動くどう仍將未來みらい主要しゅようてき驅動くどう方式ほうしきずいちょほろ機電きでん系統けいとう電力でんりょく電子でんしあみどおり技術ぎじゅつてき發展はってん各種かくしゅ形式けいしきてきほろかたたちはた以通过有せんある無線むせんまともうどおり技術ぎじゅつ連接れんせつ,伺服技術ぎじゅつはた進一しんいち結合けつごうほろ電子でんしあずか電力でんりょく電子でんし技術ぎじゅつ以韌たいひかえせいてき方式ほうしきていげん,伺服技術ぎじゅつてき發展はってん也將こうたんあきらかたひかえせい智慧ちえひかえせいあみれんせんてき方向ほうこう發展はってん未來みらい智慧ちえがた電子でんしちょうぶつ家庭かてい機器きき人的じんてき市場いちば需求,はた進一しんいち促進そくしん伺服技術ぎじゅつてき發展はってん具有ぐゆうもうかいめんてき智慧ちえがた伺服ひかえせいあきらかた一個值得投入研發的領域。[1]

まいり

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參考さんこう文獻ぶんけん

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 鄒應嶼. 伺服技術ぎじゅつ發展はってん. 交通こうつう大學だいがく. 2004ねん11月22にち [2011-05-24]. (原始げんし内容ないようそん档于2009ねん3がつ16にちちゅうぶん臺灣たいわん)). 

外部がいぶ連結れんけつ

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