富士AC伺服系统FALDIC-W系列用户手册

机电一体化液压伺服系统设计

机电一体化液压伺服系统 设计 Newly compiled on November 23, 2020

液压伺服系统设计 专业：机电一体化技术 年级： 学生姓名： 指导教师： 摘要 机电一体化是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物；是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。 本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率保证加工质量。此外，由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多，且又便于一般工人掌握操作和维修。因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步；具有较高的重复定位精度并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响，因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。 目录

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第1章总体方案设计 总体分析 本次设计实现的是一两座标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计。设计采用单片机对系统进行控制，单片机的包括键盘与显示的控制、与PC机的串口通讯、以及电机输入输入输出信号的控制。电机的输入信号包含报警监测，在机床边缘运用一个接近开关即可实现此目的。 方案框图 单片机作为控制的核心：一方面对机床的运动方向和位移量进行控制，另外还将与键盘对应的位移信息显示在LED上，并实现与PC机的通信。 第2章单元模块设计 键盘与显示模块 随着电子及计算机技术的飞速发展，涌现出了许多的智能型芯片，ＩＮＴＥＬ、ＡＴＭＥＬ、ＭＩＣＲＯＣＨＩＰ、ＭＯＴＯＲＯＬＡ和ＰＨＩＬＰＳ等公司都推出了一系列满足不同行业多种需求的单片机芯片，ＣＰＵ的价格也从９０年代初的成百元降至如今最便宜的芯片只有数元，而一些功能单一的外围接口芯片，越来越多地被功能强大、灵活方便的智能型芯片所代替。我们使用ＡＴＭＥＬ公司生产的８９Ｃ２０５１设计出了键盘ＬＥＤ显示模块，功能上比传统的键盘显示接口芯片８２Ｃ７９强，而成本仅有后者的１／３。ＡＴ８９Ｃ２０５１简介,ＡＴ８９Ｃ２０５１属于ＭＣＳ５１家族，它同大家熟悉的８０３１单片机相比，Ｉ／Ｏ口减少到１５个，其它配置和性能不减，指令完全兼容，片内具有２Ｋ字节的ＦＬＡＳＨ存贮器，电擦写编

伺服技术在液压系统上的应用前景分析

伺服技术在液压系统上的应用前景分析 塑料制品与塑机的增长在国内外均呈现强劲的势头。预计年均增长率在6%左右，国内年市场容量约为150亿。华南地区就约占40亿，其中深圳、广州、东莞、佛山、中山等地每年均有上亿的资金投入到塑机的采购行列中。 一现在塑机的发展有以下几个明显的方向： 1 精密。 在塑料制品中，除玩具行业对注塑机的要求相对较低外，其余的行业如家电、汽配、电子接插器件、光碟等均对注塑机有精密成型有要求，其中用于光碟生产的注塑机对精密成型的要求达到0.01mm，至今国内仍无可以稳定地生产光碟的注塑机。 2 节能。 由于塑料制品生产厂商对利润最大化的追求、化工原料的不断涨价和电力分配的日益紧张，各塑料制品生产厂商和注塑机生产厂商越来越关注注塑机是节能性能。同样性能的注塑机耗费更低的能量，是塑料制品生产厂商与注塑机生产厂商的共同追求。 3 快速 注塑机速度越快，则生产效率越高，塑料制品生产厂商赚钱越多。同时，其在同行的竞争中有更大的优势。 4 环保 政府越来越关注民生，好的生产环境可以提高工人的工作效率，减少缺勤率。 现今注塑机生产厂家，如海天与震雄，其生产的注塑机各有优点，而且特点鲜明。如海天以稳定、故障率低著称。震雄以快速、节电著称。然而这两家在国内算是注塑机巨头的企业也有自己的软肋，即无法推出有自主产权的高精密机和高节能机。 震雄的成功在于其推出变量泵机型替代原有的定量泵机型，其主要特点是注射速度提高了约20%，节电约20-40%。在精密成型上基本保持不变或稍逊，在环保方面，噪音升高了约5dB。震雄此举取得了巨大的成功，其属下震德公司在三年内年销售额由1亿升至6亿多，至今这种配置的注塑机仍是震德的主打机型。 由此可以看出，注塑机用户对节电和快速需求是多么的强烈。 二伺服油压系统的优点 伺服油压系统是指由专用驱动器和伺服电机驱动的，能实现流量、压力的闭环控制和输出的液压动力源。一般伺服油压系统配备有含旋转编码器的伺服电机、含压力传感器的和液压回路的油泵及专用的伺服控制器组成。 伺服油泵把传统的阀控调速回路(定量泵机型)或泵控——节流调速(开环变量泵)回路变为泵控调速回路，无节流或溢流损失。主要具有以下特点： 1 高响应高精度 压力及流量响应时间小于85ms，最高可达50ms，响应性优于变量泵系统；压力及流量重复再现性小于1%，而变量泵油压系统的压力及流量重复再现性分别为为2%和3%，重复精度远优于变量泵系统；流量、压力实现了闭环控制；有良好的低速稳定性，可实现低速及低压的可靠控制；可实现对射胶油缸的伺服控制；伺服油压系统比变量泵系统更适合精密成型。 由于实现了压力及流量的闭环控制，所以伺服油压系统可以很方便地实现对某个油缸（对注塑机而言，一般是射胶油缸）的NC控制。实现对注塑机某个动作（如：射胶动作）的实时、在线的精密控制。对油缸的NC控制可以配置闭环控制器来实现，这样做可以大幅度提高注塑机射胶的精度。 对于某些特别的有同步动作的注塑机而言，由于伺服油压系统的精度较高，可以用两套伺服油压系统实现对同步动作的精密控制，其成本比伺服阀控系统低，但效率比伺服阀控系统高。

机电一体化液压伺服系统设计

机电一体化液压伺服系 统设计 标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]

液压伺服系统设计 专业：机电一体化技术 年级： 学生姓名： 指导教师： 摘要 机电一体化是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物；是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。 本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率保证加工质量。此外，由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多，且又便于一般工人掌握操作和维修。因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步；具有较高的重复定位精度并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响，因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。 目录

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第1章总体方案设计 总体分析 本次设计实现的是一两座标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计。设计采用单片机对系统进行控制，单片机的包括键盘与显示的控制、与PC机的串口通讯、以及电机输入输入输出信号的控制。电机的输入信号包含报警监测，在机床边缘运用一个接近开关即可实现此目的。 方案框图 单片机作为控制的核心：一方面对机床的运动方向和位移量进行控制，另外还将与键盘对应的位移信息显示在LED上，并实现与PC机的通信。 第2章单元模块设计 键盘与显示模块 随着电子及计算机技术的飞速发展，涌现出了许多的智能型芯片，ＩＮＴＥＬ、ＡＴＭＥＬ、ＭＩＣＲＯＣＨＩＰ、ＭＯＴＯＲＯＬＡ和ＰＨＩＬＰＳ等公司都推出了一系列满足不同行业多种需求的单片机芯片，ＣＰＵ的价格也从９０年代初的成百元降至如今最便宜的芯片只有数元，而一些功能单一的外围接口芯片，越来越多地被功能强大、灵活方便的智能型芯片所代替。我们使用ＡＴＭＥＬ公司生产的８９Ｃ２０５１设计出了键盘ＬＥＤ显示模块，功能上比传统的键盘显示接口芯片８２Ｃ７９强，而成本仅有后者的１／３。ＡＴ８９Ｃ２０５１简介,ＡＴ８９Ｃ２０５１属于ＭＣＳ５１家族，它同大家熟悉的８０３１单片机相比，Ｉ／Ｏ口减少到１５个，其它配置和性能不减，指令完全兼容，片内具有２Ｋ字节的ＦＬＡＳＨ存贮器，电擦写编程次数可达到１０００次，数据可保存１０年。其中的Ｐ３．０、Ｐ３．１口第二功能可以作串行口使用，Ｐ１口可直接驱动ＬＥＤ显示器，其中Ｐ１．０、Ｐ１．１可以当作比较器的输入端。２模块原理模块原理图见图１。键盘显示模块可外接４×８＝３２键，８位ＬＥＤ显示器（可以扩展至１６位），它通过串行口同主控设备进行数据通信。下面分别加以介绍。

液压伺服系统 毕业论文正文

第1章绪论 1.1课题来源及背景 自20世纪下半叶以来，世界科学技术进入高速发展阶段，以信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、航天技术和海洋开发技术为代表的一大批高新技术群体取得了突破性的进展，使世界范围内的军事、生产、生活、科学技术活动发生了日新月异的变化，推动人类进入一个高速发展的历史时期，科学正以空前的规模和速度推动着经济的发展和人类的进步。其中，航天技术的进步和发展尤为最快、创新最多、最令人瞩目，航天技术是世界科技进步的主要成果之一。 航空航天技术的发展和应用是一国军事、科技实力的体现，是国家安全的保障，也是国际威望的象征。 随着航天技术的发展，尤其是载人航天技术的发展，飞行器空间对接技术已经成为一个重要的研究方向，空间对接技术是载人航天的关键技术。飞行器空间对接是航天领域一项非常复杂、难度很大的工作。 美国和前苏联在20世纪60年代就开始了空间对接技术的研究。1966年3月16日，美国双子星座8号载人飞船和阿金纳飞行器在宇航员的参与下实现了人类历史上的首次空间交会对接。欧空局在20世纪80年代开始了航天器的交会对接研究和地面试验，立足于实现自主自动的在轨交会对接。日本从20世纪70年代初就开始了航天器的空间交会对接技术研究，也立足于实现自主自动的在轨交会对接，并且在1998年7月和8月先后两次成功地进行了“工程试验卫星”无人自动交会对接，成为世界上第三个实现空间交会对接的国家。随着世界航天工程的进展，我国对空间对接技术的研究已迫在眉睫，国内部分高校和科研机构在这方面的研究相继取得了一些成果。 由于实际的对接过程发生在外层空间，且对接过程和对接机构非常复杂，包含了运动学、航天器控制、飞行器设计、碰撞、结构限制等问题，完全实地地进行全物理仿真在费用和技术上对目前的科技水平都是一个巨大的挑战。因此，为保证空间对接的顺利进行， - 1 -

液压伺服系统设计

液压伺服系统设计 液压伺服系统设计 在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大 元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入，控制大功率的液压能（流量与压力）输出，并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下： 1）明确设计要求：充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求，并应详细分析负载条件。 2）拟定控制方案，画出系统原理图。 3）静态计算：确定动力元件参数，选择反馈元件及其它电气元件。 4）动态计算：确定系统的传递函数，绘制开环波德图，分析稳定性，计算动态性能指标。 5）校核精度和性能指标，选择校正方式和设计校正元件。 6）选择液压能源及相应的附属元件。 7）完成执行元件及液压能源施工设计。 本章的内容主要是依照上述设计步骤，进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统，所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。 4.1 全面理解设计要求 4.1.1 全面了解被控对象 液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分，它必须满

足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统，除了应能够承受最大轧制负载，满足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程，调节速度和控制精度等要求外，执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束，结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统，必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况，并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识，使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。 4.1.2 明角设计系统的性能要求 1）被控对象的物理量：位置、速度或是力。 2）静态极限：最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。 3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差，定位精度，分辨率以及允许的飘移量等。 4）动态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定，响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定； 5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求； 6）特殊要求；设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。 4.1.3 负载特性分析

液压伺服系统工作原理

液压伺服系统工作原理 1.1 液压伺服系统工作原理 液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用。 电液伺服系统通过使用电液伺服阀，将小功率的电信号转换为大功率的液压动力，从而实现了一些重型机械设备的伺服控制。 液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。液压伺服系统的工作原理可由图1来说明。 图1所示为一个对管道流量进行连续控制的电液伺服系统。在大口径流体管道1中，阀板2的转角θ变化会产生节流作用而起到调节流量qT的作用。阀板转动由液压缸带动齿轮、齿条来实现。这个系统的输入量是电位器5的给定值x i。对应给定值x i，有一定的电压输给放大器7，放大器将电压信号转换为电流信号加到伺服阀的电磁线圈上，使阀芯相应地产生一定的开口量x v。阀开口x v使液压油进入液压缸上腔，推动液压缸向下移动。液压缸下腔的油液则经伺服阀流回油箱。液压缸的向下移动，使齿轮、齿条带动阀板产生偏转。同时，液压缸活塞杆也带动电位器6的触点下移x p。当x p所对应的电压与x i所对应的电压相等时，两电压之差为零。这时，放大器的输出电流亦为零，伺服阀关闭，液压缸带动的阀板停在相应的qT位置。 图1 管道流量（或静压力）的电液伺服系统 1—流体管道；2—阀板；3—齿轮、齿条；4—液压缸；5—给定电位器；6—流量传感电位器；7—放大器；8—电液伺服 阀 在控制系统中，将被控制对象的输出信号回输到系统的输入端，并与给定值进行比较而形成偏差信号以产生对被控对象的控制作用，这种控制形式称之为反馈控制。反馈信号与给定信号符号相反，即总是形成差值，这种反馈称之为负反馈。用负反馈产生的偏差信号进行调节，是反馈控制的基本特征。而对图1所示的实例中，电位器6就是反馈装置，偏差信号就是给定信号电压与反馈信号电压在放大器输入端产生的△u。 图2 给出对应图1实例的方框图。控制系统常用方框图表示系统各元件之间的联系。上图方框中用文字表示了各元件，后面将介绍方框图采用数学公式的表达形式。 液压伺服系统的组成 液压伺服系统的组成 由上面举例可见，液压伺服系统是由以下一些基本元件组成；

伺服技术在液压系统上的应用前景分析

伺服技术在液压系统上的应用前景分析 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）

伺服技术在液压系统上的应用前景分析 塑料制品与塑机的增长在国内外均呈现强劲的势头。预计年均增长率在6%左右，国内年市场容量约为150亿。华南地区就约占40亿，其中深圳、广州、东莞、佛山、中山等地每年均有上亿的资金投入到塑机的采购行列中。 一现在塑机的发展有以下几个明显的方向： 1 精密。 在塑料制品中，除玩具行业对注塑机的要求相对较低外，其余的行业如家电、汽配、电子接插器件、光碟等均对注塑机有精密成型有要求，其中用于光碟生产的注塑机对精密成型的要求达到0.01mm，至今国内仍无可以稳定地生产光碟的注塑机。 2 节能。 由于塑料制品生产厂商对利润最大化的追求、化工原料的不断涨价和电力分配的日益紧张，各塑料制品生产厂商和注塑机生产厂商越来越关注注塑机是节能性能。同样性能的注塑机耗费更低的能量，是塑料制品生产厂商与注塑机生产厂商的共同追求。 3 快速 注塑机速度越快，则生产效率越高，塑料制品生产厂商赚钱越多。同时，其在同行的竞争中有更大的优势。 4 环保 政府越来越关注民生，好的生产环境可以提高工人的工作效率，减少缺勤率。

现今注塑机生产厂家，如海天与震雄，其生产的注塑机各有优点，而且特点鲜明。如海天以稳定、故障率低着称。震雄以快速、节电着称。然而这两家在国内算是注塑机巨头的企业也有自己的软肋，即无法推出有自主产权的高精密机和高节能机。 震雄的成功在于其推出变量泵机型替代原有的定量泵机型，其主要特点是注射速度提高了约20%，节电约20-40%。在精密成型上基本保持不变或稍逊，在环保方面，噪音升高了约5dB。震雄此举取得了巨大的成功，其属下震德公司在三年内年销售额由1亿升至6亿多，至今这种配置的注塑机仍是震德的主打机型。 由此可以看出，注塑机用户对节电和快速需求是多么的强烈。 二伺服油压系统的优点 伺服油压系统是指由专用驱动器和伺服电机驱动的，能实现流量、压力的闭环控制和输出的液压动力源。一般伺服油压系统配备有含旋转编码器的伺服电机、含压力传感器的和液压回路的油泵及专用的伺服控制器组成。 伺服油泵把传统的阀控调速回路(定量泵机型)或泵控——节流调速(开环变量泵)回路变为泵控调速回路，无节流或溢流损失。主要具有以下特点： 1 高响应高精度 压力及流量响应时间小于85ms，最高可达50ms，响应性优于变量泵系统；压力及流量重复再现性小于1%，而变量泵油压系统的压力及流量重复再现性分别为为2%和3%，重复精度远优于变量泵系统；流量、压力实

液压伺服系统的发展和应用

液压控制系统 液压技术主要是由于武器装备对高质量控制装置的需要而发展起来的。随着控制理论的出现和控制系统的发展，液压技术与待腻子技术的结合日趋完善，从而产生了广泛应用于武器装备的高质量电液控制系统。同时，液压技术也广泛地应用于许多工业部门。在这个发展过程中，控制装置的需要反过来迫使液压元器件、液压控制系统不断更新，不断发展提高。本文结合课堂所学，简要讲述液压技术的发展和应用。 1.液压传动 将源动力的能量按一定方式和规律传递给工作机构的作用叫传动。在机器中起传动作用的机构叫传动机构。目前传动有五种型式：机械传动、电气传动、气体传动、流体传动和复合传动。在液体传动中，有一种以液体为传动介质，主要靠受压液体的压力能来实现运动和能量传递的叫液压才传动。图1为一个简单的连通器，可以用来传递能量。 图1.连通器简图 当右边小活塞在外力Fo作用下，向下推压右边腔室的液体时，该处的液体通过两腔室间连通的通道被挤压到左边大腔室中，使重物G运动，这样就起到了传动能量的作用。但这种简单的连通器不能连续工作，下面以一个简单的例子来分析液压传动系统。如图2所示，小活塞及其活塞缸为主动缸，在单向阀配合下不断从邮箱吸油，排左边大缸腔，被称为液压泵。左边大活塞及其缸腔为工作缸，不断得到压力油，不断推举重物做功，被称为液压缸。从图中知道，液压泵、液动机（液压缸和液压马达）和控制阀为组成液压系统的三个主要部分，加上辅助装置和液压油，这五个部分是实际液压机构所必须的。

图2.千斤顶的原理图 2.液压元件 根据各个元件在液压系统中的作用，主要分为动力元件(液压能源)—液压泵，执行元件(液动机)—液压马达(输出旋转运动)和液压缸(输出直线运动)，以及各种控制阀。 2.1.液压控制元件 液压阀是液压系统的控制元件，通过它改变系统中流体的运动方向、压力和流量。在节流式伺服系统中，它直接控制执行元件动作；在容积式伺服系统中，它直接控制着泵的变量机构，改变其输出流量，从而间接的对执行元件的动作进行控制。按其功能可分为方向阀、压力阀、流量阀三大类。在液压伺服系统中它是一个机械—液压转换装置，如图3所示。 图3(a).一级阀图3(b).二级阀 在节流式液压控制系统中，液压控制阀的输出功率要直接操纵执行元件动作，往往是较大的值，而输入阀的功率则通常是很小的，故液压控制阀也是一种功率放大装置。如果放大系数太大，单级阀难以实现，可以用二级阀或者多级阀，二级阀的机构如图3(b)所示。 液压阀随着技术的发展而不断的发展更新。现代液压控制元件不指上面提到