伺服电机的3种控制方式
伺服驱动体系(ServoSystem)简称伺服体系,是一种以机械方位或视点作为操控目标的自动操控体系,例如数控机床等。运用在伺服体系中的驱动电机要求具有呼应速度快、定位准确、滚动惯量(运用在机电体系中的伺服电机的滚动惯量较大,为了能够和丝杠等机械部件直接相连。伺服电机有一种专门的小惯量电机,为了得到极高的呼应速度。但这类电机的过载才能低,当运用在进给伺服体系中时,有必要加减速设备。滚动惯量反映了体系的加速度特性,在挑选伺服电机时,体系的滚动惯量不能大于电机滚动惯量的3倍。)较大等特点,这类专用的电机称为伺服电机。
当然,其基本工作原理和一般的交直流电机没有什么不同。该类电机的专用驱动单元称为伺服驱动单元,有时简称为伺服,一般其内部包括电流、速度和/或方位闭环。
伺服(Servo)是一特性能上的名词,一般只需主令和操控成果的近似到达了必定高的程度就能称为伺服,这和机器的结构没有直接的联系。例如伺服体系都没有准确的惯量匹配的规模,这是因为惯量匹配的成果只需不影响操控目标对主令跟从或影响不大就好了,跟详细是3仍是3.5没有联系。伺服体系也不必定是电机体系,有的气动体系就称为气动伺服。
伺服体系本质上是一种随动体系。只不过被控量是位移或是其对时间的导数。如果要问什么是随动体系,就是一个体系的输出尽可能以最快,最准确的方法复现输入信号。其衡量的目标有超调量、推迟。
伺服体系有三种操控方法:速度操控方法,转矩操控方法,方位操控方法。速度操控和转矩操控都是用模拟量来操控的,方位操控是经过发脉冲来操控的。
转矩操控
转矩操控方法是经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巨细,详细表现为例如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时电机回转(一般在有重力负载情况下发生)。能够经过即时的改动模拟量的设定来改动设定的力矩巨细,也可经过通讯方法改动对应的地址的数值来完成。
应用主要在对原料的受力有严厉要求的环绕和放卷的设备中,例如饶线设备或拉光纤设备,转矩的设定要根据环绕的半径的改动随时更改以保证原料的受力不会跟着环绕半径的改动而改动。
方位操控
方位操控形式一般是经过外部输入的脉冲的频率来断定滚动速度的巨细,经过脉冲的个数来断定滚动的视点,也有些伺服能够经过通讯方法直接对速度和位移进行赋值。因为方位形式能够对速度和方位都有很严厉的操控,所以一般应用于定位设备。
速度形式
经过模拟量的输入或脉冲的频率都能够进行滚动速度的操控,在有上位操控设备的外环PID操控时速度形式也能够进行定位,但有必要把电机的方位信号或直接负载的方位信号给上位反应以做运算用。方位形式也支撑直接负载外环检测方位信号,此刻的电机轴端的编码器只检测电机转速,方位信号就由直接的终究负载端的检测设备来供给了,这样的长处在于能够减少中心传动过程中的差错,增加了整个体系的定位精度。
伺服一般为三个环操控,所谓三环就是3个闭环负反应PID调理体系。最内的PID环就是电流环,此环彻底在伺服驱动器内部进行,经过霍尔设备检测驱动器给电机的各相的输出电流,负反应给电流的设定进行PID调理,然后到达输出电流尽量接近等于设定电流,电流环就是操控电机转矩的,所以在转矩形式下驱动器的运算最小,动态呼应最快。
第2环是速度环,经过检测的电机编码器的信号来进行负反应PID调理,它的环内PID输出直接就是电流环的设定,所以速度环操控时就包含了速度环和电流环,换句话说任何形式都有必要运用电流环,电流环是操控的底子,在速度和方位操控的一起体系实践也在进行电流(转矩)的操控以到达对速度和方位的相应操控。
第3环是方位环,它是最外环,能够在驱动器和电机编码器间构建也能够在外部操控器和电机编码器或终究负载间构建,要根据实践情况来定。因为方位操控环内部输出就是速度环的设定,方位操控形式下体系进行了一切3个环的运算,此刻的体系运算量最大,动态呼应速度也最慢
当然,其基本工作原理和一般的交直流电机没有什么不同。该类电机的专用驱动单元称为伺服驱动单元,有时简称为伺服,一般其内部包括电流、速度和/或方位闭环。
伺服(Servo)是一特性能上的名词,一般只需主令和操控成果的近似到达了必定高的程度就能称为伺服,这和机器的结构没有直接的联系。例如伺服体系都没有准确的惯量匹配的规模,这是因为惯量匹配的成果只需不影响操控目标对主令跟从或影响不大就好了,跟详细是3仍是3.5没有联系。伺服体系也不必定是电机体系,有的气动体系就称为气动伺服。
伺服体系本质上是一种随动体系。只不过被控量是位移或是其对时间的导数。如果要问什么是随动体系,就是一个体系的输出尽可能以最快,最准确的方法复现输入信号。其衡量的目标有超调量、推迟。
伺服体系有三种操控方法:速度操控方法,转矩操控方法,方位操控方法。速度操控和转矩操控都是用模拟量来操控的,方位操控是经过发脉冲来操控的。
转矩操控
转矩操控方法是经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巨细,详细表现为例如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时电机回转(一般在有重力负载情况下发生)。能够经过即时的改动模拟量的设定来改动设定的力矩巨细,也可经过通讯方法改动对应的地址的数值来完成。
应用主要在对原料的受力有严厉要求的环绕和放卷的设备中,例如饶线设备或拉光纤设备,转矩的设定要根据环绕的半径的改动随时更改以保证原料的受力不会跟着环绕半径的改动而改动。
方位操控
方位操控形式一般是经过外部输入的脉冲的频率来断定滚动速度的巨细,经过脉冲的个数来断定滚动的视点,也有些伺服能够经过通讯方法直接对速度和位移进行赋值。因为方位形式能够对速度和方位都有很严厉的操控,所以一般应用于定位设备。
速度形式
经过模拟量的输入或脉冲的频率都能够进行滚动速度的操控,在有上位操控设备的外环PID操控时速度形式也能够进行定位,但有必要把电机的方位信号或直接负载的方位信号给上位反应以做运算用。方位形式也支撑直接负载外环检测方位信号,此刻的电机轴端的编码器只检测电机转速,方位信号就由直接的终究负载端的检测设备来供给了,这样的长处在于能够减少中心传动过程中的差错,增加了整个体系的定位精度。
伺服一般为三个环操控,所谓三环就是3个闭环负反应PID调理体系。最内的PID环就是电流环,此环彻底在伺服驱动器内部进行,经过霍尔设备检测驱动器给电机的各相的输出电流,负反应给电流的设定进行PID调理,然后到达输出电流尽量接近等于设定电流,电流环就是操控电机转矩的,所以在转矩形式下驱动器的运算最小,动态呼应最快。
第2环是速度环,经过检测的电机编码器的信号来进行负反应PID调理,它的环内PID输出直接就是电流环的设定,所以速度环操控时就包含了速度环和电流环,换句话说任何形式都有必要运用电流环,电流环是操控的底子,在速度和方位操控的一起体系实践也在进行电流(转矩)的操控以到达对速度和方位的相应操控。
第3环是方位环,它是最外环,能够在驱动器和电机编码器间构建也能够在外部操控器和电机编码器或终究负载间构建,要根据实践情况来定。因为方位操控环内部输出就是速度环的设定,方位操控形式下体系进行了一切3个环的运算,此刻的体系运算量最大,动态呼应速度也最慢
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