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伺服驅(qū)動(dòng)器工作原理和控制方式

時(shí)間:2020-10-16 15:53:42來源:中自網(wǎng)

導(dǎo)語:?伺服驅(qū)動(dòng)器均采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為控制核心,可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊(IPM)為核心設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路,IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路,同時(shí)具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測(cè)保護(hù)電路,在主回路中還加入了軟啟動(dòng)電路,以減小啟動(dòng)過程對(duì)驅(qū)動(dòng)器的沖擊。

  伺服驅(qū)動(dòng)器的基本功能是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和信號(hào)反饋?,F(xiàn)在多數(shù)伺服驅(qū)動(dòng)器具有獨(dú)立的控制系統(tǒng),一般采用數(shù)字信號(hào)處理器、高性能單片機(jī)、FPGA等作為主控芯片??刂葡到y(tǒng)輸出的信號(hào)為數(shù)字信號(hào),并且信號(hào)的電流較小,不能直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)。

  伺服驅(qū)動(dòng)器還需要將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào),并且進(jìn)行放大來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)。伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部集成了主控系統(tǒng)電路、基于功率器件組成的驅(qū)動(dòng)電路、電流采集電路、霍爾傳感器采集電路,以及過電壓、過電流、溫度檢測(cè)等保護(hù)電路。

  伺服驅(qū)動(dòng)器工作原理和控制方式

  伺服驅(qū)動(dòng)器均采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為控制核心,可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊(IPM)為核心設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路,IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路,同時(shí)具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測(cè)保護(hù)電路,在主回路中還加入了軟啟動(dòng)電路,以減小啟動(dòng)過程對(duì)驅(qū)動(dòng)器的沖擊。

  首先功率驅(qū)動(dòng)單元通過三相全橋整流電路對(duì)輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流,得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)過整流好的三相電或市電,再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅(qū)動(dòng)交流伺服電機(jī)。功率驅(qū)動(dòng)單元的整個(gè)過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程,整流單元(AC-DC)主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐贰?/p>

  一般伺服都有三種控制方式:位置控制方式、轉(zhuǎn)矩控制方式、速度控制方式。

  1、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(dòng)速度的大小,通過脈沖的個(gè)數(shù)來確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度,也有些伺服可以通過通訊方式直接對(duì)速度和位移進(jìn)行賦值,由于位置模式可以對(duì)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。

  2、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(jī)軸對(duì)外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小,可以通過即時(shí)的改變模擬量的設(shè)定來改變?cè)O(shè)定的力矩大小,也可通過通訊方式改變對(duì)應(yīng)的地址的數(shù)值來實(shí)現(xiàn)。

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

伺服驅(qū)動(dòng)器.jpg

  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(dòng)速度的控制,在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時(shí)速度模式也可以進(jìn)行定位,但必須把電機(jī)的位置信號(hào)或直接負(fù)載的位置信號(hào)給上位反饋以做運(yùn)算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測(cè)位置信號(hào),此時(shí)的電機(jī)軸端的編碼器只檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速,位置信號(hào)就由直接的最終負(fù)載端的檢測(cè)裝置來提供了,這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動(dòng)過程中的誤差,增加了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。

  如果對(duì)電機(jī)的速度、位置都沒有要求,只要輸出一個(gè)恒轉(zhuǎn)矩,當(dāng)然是用轉(zhuǎn)矩模式。

  如果對(duì)位置和速度有一定的精度要求,而對(duì)實(shí)時(shí)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(huì)好一點(diǎn),如果本身要求不是很高,或者基本沒有實(shí)時(shí)性的要求,采用位置控制方式。

標(biāo)簽: 伺服驅(qū)動(dòng)器電機(jī)

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