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產(chǎn)品知識

伺服控制的三種模式

發(fā)布日間:2018-02-03 08:22:15   瀏覽次數(shù):22

  伺服電機速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來控制,位置控制是通過發(fā)脈沖來控制。具體采用什么控制方式要根據(jù)客戶的要求以及滿足何種運動功能來選擇。接下來,給大家介紹伺服電機的三種控制方式。

  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*,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*的要求。
 
  就伺服驅(qū)動器的響應(yīng)速度來看,轉(zhuǎn)矩模式運算量*小,驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)*快;位置模式運算量*大,驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)*慢。
  對運動中的動態(tài)性能有比較*的要求時,需要實時對電機進(jìn)行調(diào)整。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*效率;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*端專用控制器才能這么做。
  一般說驅(qū)動器控制的好壞,有個比較直觀的比較方式,叫響應(yīng)帶寬。當(dāng)轉(zhuǎn)矩控制或速度控制時,通過脈沖發(fā)生器給它一個方波信號,使電機不斷的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn),不斷的調(diào)*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)**值的70.7%時,表示已經(jīng)失步,此時頻率的*低,就能說明控制的好壞了,一般電流環(huán)能做到1000HZ以上,而速度環(huán)只能做到幾十赫茲。
 
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)。可以通過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*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),伺服電機一般為三個環(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)。*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*小,動態(tài)響應(yīng)*快。
 
  *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。
 
  *3環(huán)是位置環(huán),它是*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*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*大,動態(tài)響應(yīng)速度也*慢。

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