电机原理与结构的伺服心脏三种控制方式的智慧生长

导语：电机控制的三种方式，每一种都有其独特之处，选择哪一种取决于客户的需求和运动功能的要求。速度控制和转矩控制通常通过模拟量来实现，而位置控制则依赖于脉冲信号。我们将探讨这些控制方式，以及它们在不同应用场景中的适用性。

首先，我们来看看转矩控制。在这种模式下，外部模拟量输入或直接设置地址值来确定电机轴输出的转矩大小。例如，如果设定为10V对应5Nm，那么当外部模拟量设定为5V时，电机轴输出2.5Nm。如果负载低于2.5Nm，电机正转；如果等于2.5Nm，则不转；而大于2.5Nm时，则反转。这使得可以即时改变模拟量以调整力矩大小，或通过通讯更改地址数值。此应用主要见诸缠绕装置，如饶线装置或拉光纤设备，其中需根据半径变化实时调整力矩以保持材质受力的稳定。

接下来是位置控制。在这种模式下，可以通过外部脉冲频率确定速度大小，或通过脉冲个数确定角度。由于位置模式提供了严格的速度和位移控制，因此广泛用于定位设备，如数控机床或印刷机械。

最后是速度模式，该模式允许使用模拟量或脉冲频率进行速度调节，并且在有上位环PID调节的情况下，也可进行精确定位。但必须将电机位置信号反馈至上位，以便运算。而位置环支持直接负载外环检测，这样可以减少中间传动误差并提高整体精度。

谈及伺服驱动器内部的三环系统，我们看到最内层的是电流环，它完全在驱动器内部运行，并通过霍尔检测各相输出电流，对其进行PID调节，以达到与设定的近似匹配。当采用此环时（如在转矩模式），驱动器运算最小、响应最快。

第二层是速度环，它利用编码器信号构建PID闭环，与内层电子上的设定相关联。在任何情况下，无论是否开启速度或者位置模式，都需要至少包含一圈电子循环，因为它负责同时管理两者，即使是在只有一个物理变换发生的情况下也如此。这意味着所有其他操作都必须围绕这个核心执行，从而确保无论何种运动类型所需的一致性高效地被完成。

第三圈就是位置环，在这里，可以创建从驱动器到编码器之间，或甚至从编码器到终端负载之间的一条闭合回路，这取决于实际情况。此圆是一个相对较慢但非常强大的工具，因为它能够处理一切复杂任务，而且它允许用户灵活地设计他们想要如何获取数据以及如何处理该数据。