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伺服電機的三種控制方式

時間:2016-11-21 11:26:19來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:?速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來控制的。位置控制是通過發(fā)脈沖來控制的。具體采用什么控制方式要根據(jù)客戶的要求,滿足何種運動功能來選擇。

速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來控制的。位置控制是通過發(fā)脈沖來控制的。具體采用什么控制方式要根據(jù)客戶的要求,滿足何種運動功能來選擇。

如果您對電機的速度、位置都沒有要求,只要輸出一個恒轉(zhuǎn)矩,當(dāng)然是用轉(zhuǎn)矩模式。

如果對位置和速度有一定的精度要求,而對實時轉(zhuǎn)矩不是很關(guān)心,用轉(zhuǎn)矩模式不太方便,用速度或位置模式比較好。

如果上位控制器有比較好的閉環(huán)控制功能,用速度控制效果會好一點。

如果本身要求不是很高,或者,基本沒有實時性的要求,用位置控制方式對上位控制器沒有很高的要求。

電機

伺服驅(qū)動器的響應(yīng)速度來看,轉(zhuǎn)矩模式運算量最小,驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)最快;位置模式運算量最大,驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)最慢。

對運動中的動態(tài)性能有比較高的要求時,需要實時對電機進(jìn)行調(diào)整。那么如果控制器本身的運算速度很慢(比如PLC,或低端運動控制器),就用位置方式控制。如果控制器運算速度比較快,可以用速度方式,把位置環(huán)從驅(qū)動器移到控制器上,減少驅(qū)動器的工作量,提高效率(比如大部分中高端運動控制器);如果有更好的上位控制器,還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制,把速度環(huán)也從驅(qū)動器上移開,這一般只是高端專用控制器才能這么干,而且,這時完全不需要使用伺服電機。

一般說驅(qū)動器控制的好不好,每個廠家的都說自己做的最好,但是現(xiàn)在有個比較直觀的比較方式,叫響應(yīng)帶寬。當(dāng)轉(zhuǎn)矩控制或者速度控制時,通過脈沖發(fā)生器給他一個方波信號,使電機不斷的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn),不斷的調(diào)高頻率,示波器上顯示的是個掃頻信號,當(dāng)包絡(luò)線的頂點到達(dá)最高值的70.7%時,表示已經(jīng)失步,此時的頻率的高低,就能顯示出誰的產(chǎn)品牛了,一般的電流環(huán)能作到1000Hz以上,而速度環(huán)只能作到幾十赫茲。

換一種比較專業(yè)的說法:

1、轉(zhuǎn)矩控制:轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小,具體表現(xiàn)為例如10V對應(yīng)5Nm的話,當(dāng)外部模擬量設(shè)定為5V時電機軸輸出為2.5Nm:如果電機軸負(fù)載低于2.5Nm時電機正轉(zhuǎn),外部負(fù)載等于2.5Nm時電機不轉(zhuǎn),大于2.5Nm時電機反轉(zhuǎn)(通常在有重力負(fù)載情況下產(chǎn)生)??梢酝ㄟ^即時的改變模擬量的設(shè)定來改變設(shè)定的力矩大小,也可通過通訊方式改變對應(yīng)的地址的數(shù)值來實現(xiàn)。

應(yīng)用主要在對材質(zhì)的受力有嚴(yán)格要求的纏繞和放卷的裝置中,例如饒線裝置或拉光纖設(shè)備,轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時更改以確保材質(zhì)的受力不會隨著纏繞半徑的變化而改變。

2、位置控制:位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動速度的大小,通過脈沖的個數(shù)來確定轉(zhuǎn)動的角度,也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進(jìn)行賦值。由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴(yán)格的控制,所以一般應(yīng)用于定位裝置。

應(yīng)用領(lǐng)域如數(shù)控機床、印刷機械等等。

3、速度模式:通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動速度的控制,在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時速度模式也可以進(jìn)行定位,但必須把電機的位置信號或直接負(fù)載的位置信號給上位反饋以做運算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測位置信號,此時的電機軸端的編碼器只檢測電機轉(zhuǎn)速,位置信號就由直接的最終負(fù)載端的檢測裝置來提供了,這樣的優(yōu)點在于可以減少中間傳動過程中的誤差,增加了整個系統(tǒng)的定位精度。

4、談?wù)?環(huán),伺服一般為三個環(huán)控制,所謂三環(huán)就是3個閉環(huán)負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)。最內(nèi)的PID環(huán)就是電流環(huán),此環(huán)完全在伺服驅(qū)動器內(nèi)部進(jìn)行,通過霍爾裝置檢測驅(qū)動器給電機的各相的輸出電流,負(fù)反饋給電流的設(shè)定進(jìn)行PID調(diào)節(jié),從而達(dá)到輸出電流盡量接近等于設(shè)定電流,電流環(huán)就是控制電機轉(zhuǎn)矩的,所以在轉(zhuǎn)矩模式下驅(qū)動器的運算最小,動態(tài)響應(yīng)最快。

第2環(huán)是速度環(huán),通過檢測的電機編碼器的信號來進(jìn)行負(fù)反饋PID調(diào)節(jié),它的環(huán)內(nèi)PID輸出直接就是電流環(huán)的設(shè)定,所以速度環(huán)控制時就包含了速度環(huán)和電流環(huán),換句話說任何模式都必須使用電流環(huán),電流環(huán)是控制的根本,在速度和位置控制的同時系統(tǒng)實際也在進(jìn)行電流(轉(zhuǎn)矩)的控制以達(dá)到對速度和位置的相應(yīng)控制。

第3環(huán)是位置環(huán),它是最外環(huán),可以在驅(qū)動器和電機編碼器間構(gòu)建也可以在外部控制器和電機編碼器或最終負(fù)載間構(gòu)建,要根據(jù)實際情況來定。由于位置控制環(huán)內(nèi)部輸出就是速度環(huán)的設(shè)定,位置控制模式下系統(tǒng)進(jìn)行了所有3個環(huán)的運算,此時的系統(tǒng)運算量最大,動態(tài)響應(yīng)速度也最慢。

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