伺服电动缸的三种控制形式

2018-11-23 14:46:00
陆启蒙
原创
1776
摘要:伺服电动缸中的伺服电机三种控制方式。 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。

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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