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伺服电 机的几种控制方式
发布时间: 2016年08月05日 【字体: 】 文章来源:本站原创
    速度控 制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控 制是通过发脉冲来控制的。具体采 用什么控制方式要根据客户的要求,满足何 种运动功能来选择。
  如果您对电机的速度、位置都没有要求,只要输出一个恒转矩,当然是用转矩模式。
  如果对 位置和速度有一定的精度要求,而对实 时转矩不是很关心,用转矩模式不太方便,用速度 或位置模式比较好。如果上 位控制器有比较好的闭环控制功能,用速度 控制效果会好一点。如果本 身要求不是很高,或者,基本没 有实时性的要求,用位置 控制方式对上位控制器没有很高的要求。
  就伺服 驱动器的响应速度来看,转矩模式运算量最小,驱动器 对控制信号的响应最快;位置模式运算量最大,驱动器 对控制信号的响应最慢。


  对运动 中的动态性能有比较高的要求时需要实时对电机进行调整。那么如 果控制器本身的运算速度很慢(比如PLC,或低端运动控制器),就用位置方式控制。如果控 制器运算速度比较快,可以用速度方式,把位置 环从驱动器移到控制器上,减少驱动器的工作量,提高效率(比如大 部分中高端运动控制器);如果有 更好的上位控制器,还可以 用转矩方式控制,把速度 环也从驱动器上移开,这一般 只是高端专用控制器才能这么干,而且,这时完 全不需要使用伺服电机。
  一般说 驱动器控制的好不好,每个厂 家的都说自己做的最好,但是现 在有个比较直观的比较方式叫响应带宽。当转矩 控制或者速度控制时通过脉冲发生器给他一个方波信号,使电机不断的正转、反转,不断的调高频率,示波器 上显示的是个扫频信号,当包络 线的顶点到达最高值的70.7%时表示已经失步,此时的频率的高低,就能显 示出谁的产品牛了,一般的电流环能作到1000Hz 以上,而速度 环只能作到几十赫兹。

  换一种 比较专业的说法:
  1、转矩控制:转矩控 制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为例如10V对应5Nm的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转,外部负载等于2.5Nm时电机不转,大于2.5Nm时电机反转(通常在 有重力负载情况下产生)。可以通 过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通 过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。
  应用主 要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中,例如饶 线装置或拉光纤设备,转矩的 设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。

  2、位置控制:位置控 制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉 冲的个数来确定转动的角度,也有些 伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位 置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一 般应用于定位装置。应用领域如数控机床、印刷机械等等。

  3 、速度模式:通过模 拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上 位控制装置的外环PID控制时 速度模式也可以进行定位,但必须 把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模 式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的 电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信 号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了,这样的 优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加了 整个系统的定位精度。


  4、谈谈3环,伺服一 般为三个环控制,所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。最内的PID环就是电流环,此环完 全在伺服驱动器内部进行,通过霍 尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流,负反馈 给电流的设定进行PID调节,从而达 到输出电流尽量接近等于设定电流,电流环 就是控制电机转矩的,所以在 转矩模式下驱动器的运算最小,动态响应最快。
  第2环是速度环,通过检 测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节,它的环内PID输出直 接就是电流环的设定,所以速 度环控制时就包含了速度环和电流环,换句话 说任何模式都必须使用电流环,电流环是控制的根本,在速度 和位置控制的同时系统实际也在进行电流(转矩)的控制 以达到对速度和位置的相应控制。
  第3环是位置环,它是最外环,可以在 驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建要根据实际情况来定。由于位 置控制环内部输出就是速度环的设定,位置控 制模式下系统进行了所有3个环的运算,此时的 系统运算量最大,动态响应速度也最慢。

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