Bảo Dưỡng Công Nghiệp Việt Nam Vinamain.com
Hệ thống servo

Chương 1: GIỚI THIỆU

1.1 Hệ thống servo là gì?
Nó là một hệ thống để kiểm soát dụng cụ cơ khí phù hợp với biến đổi vị trí hoặc tốc độ
mục tiêu giá trị.

Cơ cấu định vị:
Hệ thống servo không đơn giản chỉ là một phương pháp thay thế điều khiển vị trí và tốc
độ của các cơ cấu cơ học, ngoài những thiết bị cơ khí đơn giản, hệ thống servo bây giờ đã
trở thành một hệ thống điều khiển chính trong phương pháp điều khiển vị trí và tốc độ.
Sau đây là một số ví dụ về các cơ cấu định vị:
Cơ cấu định vị đơn giản :
Các vị dụ về cơ cấu này đó là xy lanh hay trục cam hay bộ ly hợp và phanh hãm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 2

GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
Ưu điểm của cơ cấu này đó là đơn giản, rẻ tiền, và có thể hoạt động ở tốc độ cao.
Cơ cấu định vị linh hoạt điều khiển bởi servo motor
Cơ cấu này có thể được điều khiển vòng hở, nửa kín hay vòng kín

Ưu điểm của cơ cấu này đó là độ chính xác và đáp ứng tốc độ cao, có thể dễ dàng thay
đổi vị trí đich và tốc độ của cơ cấu chấp hành.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 3

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 5

GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ

Hệ thống điều khiển
Có ba dạng :
Điều khiển vòng hở:

Nghĩa là bộ điều khiển vị trí chỉ đặt lệnh cho động cơ quay mà thôi.

Điều khiển nửa kín:

Ở đây số vòng quay của step motor được mã hóa và hồi tiếp về bộ điều khiển vị trí.
Nghĩa là đến đây thì động cơ step chỉ quay một số vòng nhất định tùy thuộc vào “ lệnh”
của bộ điều khiển vị trí, nói cách khác bộ điều khiển vị trí có thể ra lệnh cho chạy hoặc
dừng động cơ theo một lập trình sẵn có tùy thuộc vào ý đồ của người thiết kế.

Điều khiển vòng kín

Vòng hồi tiếp lúc này không phải hồi tiếp từ trục động cơ về mà vòng hồi tiếp lúc này là
hồi tiếp vị trí của bàn chạy thong qua một thướt tuyến tính. Lúc này bộ điều khiển vị trí
không điều khiển số vòng quay của motor nữa mà nó điều khiển trực tiếp vị trí của bàn
chạy. Nghĩa là các sai số tĩnh do sai khác trong các bánh răng hay hệ thống truyền động
được loại bỏ.


Sơ đồ khối điều khiển động cơ servo với 2 vòng hồi tiếp vị trí và tốc độ: Trong đó phần A B C là phần so sánh xử lý tín hiệu hồi tiếp và hiệu chỉnh lệnh. Phần D E
là cơ cấu thực thi và hồi tiếp. Các phần A B C thì khá phổ dụng trong các sơ đồ khối điều
khiển, phần D E thì tùy các thiết bị sử dụng mà chúng có khác nhau đôi chút nhưng về
bản chất chúng hoàn toàn giống nhau. Sau đây là một số ví dụ về phần D E thường gặp.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 8

GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ Hoặc:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 9


SGMBH SGMPH:xem catalog cài đặt
Công suất servomotor Thông số kỹ thuật trục quay

Nguồn cung cấp Thay đổi thiết kế
A:200V A SGMAH
B:100V SGMPH
D:400V SGMGH(1500rmp)
SGMBH
Thông số series của encoder E SGMPH
SGMBH A=200%
B=250%

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 10

GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ Công suất của sevomotor

Encoder series

Mã
s
ố

Thông số kỹ thuật SGMAH SGMPH SGMGH


tăng

Tùy chọn Tùy chọn
- - -
C 17-bit mã hóa gia
tăng
- -
Tiêu
chuẩn
Tiêu
chuẩn
Tiêu
chuẩn
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 11

GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ Sự khác biệt so với motor thường:
Về kết cấu và hoạt đông của động cơ servo về cơ bản giống động cơ thường. Nhưng nó
được thiết kế để đáp ứng độ chính xác cao, tốc độ cao, tần số cao kiểm soát tốc độ và vị
trí của các phương tiên cơ khí.
Không phải bất kì động cơ nào cũng có thể dùng làm động cơ servo. Động cơ servo là
động cơ hoạt động dựa theo các lệnh điều khiển vị trí và tốc độ. Chính vì thế nó phải
Một số động cơ như thang máy hay trong một số băng chuyền đòi hỏi đáp ứng tốc độ của
cơ cấu phải “mềm”, tức là quá trình quá độ vận tốc phải xảy ra một cách tuyến tính. Để
làm được điều này thì cuộn dây trong động cơ phải có điện cảm nhỏ nhằm loại bỏ khả
năng chống lại sự biến đổi dòng điện do mạch điều khiển yêu cầu. Các động cơ servo
thuộc loại này thường được thiết kế giảm thiểu số cuộn dây trong mạch và có khả năng
thu hẹp các vòng từ trong mạch từ khe hở không khí.
3.Mở rộng vùng điều khiển (control range):
Một số yêu cầu trong điều khiển cần điều khiển động cơ ở một dải tốc độ lớn hơn định
mức rất nhiều. Động cơ bình thường chỉ cho phép điện áp đặt lên nó phải bằng điện áp
chịu đựng của động cơ và thông thường không quá lớn so với điện áp định mức. Động cơ servo thuộc loại này có thiết kế đặt biệt nhằm gia tăng điện áp chịu đựng hoặc
tăng khả năng bão hoà mạch từ trong động cơ .Như vậy động cơ servo thuộc loại này
phải được tăng cường cách điện và sử dụng sắt Ferrit hoặc nam châm đất hiếm (rare
earth).
4. Khả năng ổn định tốc độ:
Động cơ servo loại này thường được thiết kế sao cho vận tốc quay của nó rất ổn định.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 13

GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ Như các ta biết là không có mạch điện hoàn hảo, không có từ trường hoàn hảo trong thực
tế. Chính vì thế một động cơ quay 1750 rpm không có nghĩa là nó luôn luôn quay ở 1750
rmp mà nó chỉ dao động quanh giá trị này. Động cơ servo khác biệt với động cơ thường
là ở chỗ độ ổn định tốc độ khác cao. Các động cơ servo loại này thường được sử dụng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 15

GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ

Các tính năng của động cơ servo AC so với động cơ servo DC:
- Nam châm vĩnh cửu được gắn sẳn trên roto từ trường quay.
- Cuộn dây được cung cấp trên các Stator tĩnh phần ứng.
- Mặt khác, các chức năng điện của Stator một rotor được đảo ngược, động cơ AC servo
không có các chuyển mạch và chuổi than mà động cơ DC servo có.
Nguyên tắc hoạt động của đông cơ servo AC:

Như hình trên thì động cơ có ba cuộn dây với một đầu chung cho tất cả các cuộn dây.
Thông thường đầu chung được đấu với nguồn dương nguồn và được kích từ theo thứ tự
liên tục.
Theo hình thì đây là động cơ có góc quay 120 độ cho mỗi bước. Rotor trong động cơ có 2
răng. Stator có ba cực cách nhau 120 độ. Khi cuộn một kích điện thì răng của rotor bị hút
vào cực một.Nếu dòng qua cuộn một bị ngắt và đóng dòng cho cuộn hai , rotor quay 120
độ ngược kim đông hồ và răng của rotor sẽ hút vào cực hai.
Để quay động cơ này một cách liên tục, chúng ta cần cấp điện liên tục luân phiên cho ba
cuộn dây. Bảng dưới đây thể hiển rõ quá trình hoạt động của động cơ servo.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 16

GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ Số series
Áp dụng công suất

Áp dụng nguồn cung cấp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 19

GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ
Mẫu số
Sigma II Series
SGDH Servo Amplifier

Công suất tối đa áp dụng Servomotor

Điện áp cung cấp
A:200V
B:100V

05

0.50

2B

20.0

08 0.75 3Z 30.0
10 1.0 3G 37.0
15 1.5 4E 45.0
20 2.0 5E 55.0
30 3.0 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 20

GVHD: Ths ĐỖ CHÍ PHI SVTH: LÊ BỬU VINH- ĐÀO VĂN VŨ