电气工程师想了解的三种伺服电机控制方式是什么

伺服电机的速度控制和扭矩控制采用模拟量控制,位置控制采用发送脉冲控制。 具体采用何种控制方式应根据客户的要求和满足什么样的运动功能来选择。

接下来为大家介绍一下伺服电机的三种控制方式。

从伺服驱动器的响应速度来看:扭矩模式计算量最小,驱动器对控制信号的响应最快; 位置模式的计算量最大,驱动器对控制信号的响应最慢。

当运动中动态性能要求较高时,需要对电机进行实时调整。

一般来说,有一个比较直观的方法来比较驾驶员控制的好坏,称为响应带宽。

在控制扭矩或速度时,通过脉冲发生器给它一个方波信号,使电机不断正反转,不断提高频率。 示波器上显示的是扫描信号。 当包络线峰值达到最大值的70.7%时,就意味着已经失去同步。 此时的频率可以表明控制的质量。 一般电流环可以达到1000HZ以上,而速度环只能达到几十Hz。

1 扭矩控制:

扭矩控制方式是通过外部模拟量输入或直接地址分配来设定电机轴的外部输出扭矩。 例如10V对应5Nm,当外部模拟量设置为5V时,电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载小于2.5Nm,电机将正转。 当外部负载等于2.5Nm时,电机不会转动。 当外部负载大于2.5Nm时,电机将反向旋转(通常由重力负载引起)。 设定扭矩可以通过实时改变模拟量的设定来改变,也可以通过通讯改变相应地址的值来实现。

主要用于对材料应力有严格要求的收卷和放卷设备,如拉线设备或光纤拉拉设备。 扭矩的设定应根据卷绕半径的变化随时改变,以保证材料的受力不受影响。 会随着缠绕半径的变化而变化。

2位控制:

位置控制方式一般通过外部输入脉冲的频率来确定旋转速度,通过脉冲数来确定旋转角度。 有些伺服还可以通过通讯直接赋值速度和位移。 由于位置模式可以严格控制速度和位置,因此一般用于定位设备中。

应用领域如数控机床、印刷机械等。

3档速度模式

转速可以通过模拟输入或脉冲频率来控制。 当上位控制装置有外环PID控制时,也可以采用速度方式进行定位,但必须将电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位。 用于计算目的的反馈。 位置模式还支持直接负载外圈检测位置信号。 此时,电机轴端的编码器仅检测电机转速,位置信号由最终负载端的直接检测装置提供。 这样做的优点是减少了中间传输的需要。 该误差提高了整个系统的定位精度。

4 谈论3环

伺服电机一般采用三环控制。 所谓三环,就是三个闭环负反馈PID调节系统。 最内层的PID环是电流环。 该循环完全在伺服驱动器内部执行。 通过霍尔器件检测驱动器各相到电机的输出电流,并对电流设定进行负反馈进行PID调节,使输出电流尽可能接近。 等于设定电流,电流环控制电机扭矩,因此在扭矩模式下,驱动器的操作最小,动态响应最快。

第二环是速度环,通过电机编码器的检测信号进行负反馈PID调节。 环路中PID的输出直接是电流环的整定,因此速度环控制包括速度环和电流环。 换句话说,任何模式都必须使用电流环。 电流环是控制的基础。 在控制速度和位置的同时,系统实际上是在控制电流(扭矩)来实现速度和位置的相应控制。

第三个循环是位置循环,它是最外层的循环。 可以构建在驱动器与电机编码器之间,也可以构建在外部控制器与电机编码器或最终负载之间,根据实际情况而定。 由于位置控制环的内部输出是速度环的设定,因此系统在位置控制模式下对所有三个环进行计算。 此时系统的计算量最大,动态响应速度最慢。