电动机原理简单易懂图解伺服电机的三种心灵控制方式
导语:电机控制的三种方式,各有千秋。速度和转矩控制依赖模拟量调节,而位置控制则是通过脉冲信号来实现。客户需求决定了选用哪种模式,满足特定运动功能的关键。在无具体要求或精确度要求较低的情况下,可以选择位置模式;若对速度和位置有一定精度要求,则更倾向于速度或转矩模式;而拥有强大闭环控制功能的系统,更适合使用速度控制。
在伺服驱动器响应时间方面,转矩模式最为迅速,其运算量最小,对于快速变化的环境尤其有效。而位置模式相反,由于运算量最大,因此响应时间也最长。在需要实时调整动态性能高的情况下,如PLC或中低端运动设备,可采用位置方式;高速运动设备可选择速度方式,将位置环迁移到上位处理,以减轻驱动器负担并提高效率。此外,有着更先进上位机制可进一步应用转矩方式,但这通常只限于高端产品,并且不再需要伺服电机。
评价一个伺服驱动器是否优秀,可以通过其响应带宽进行比较。当在转矩或速度控制状态下给予电机连续正反方向运行,并逐渐增加频率,直至失步,此时显示出的频率差异即可评估产品性能。一般来说,一流的电流环能支持1000Hz以上,而速度环只能维持几十Hz。
转矩控制:
转矩控制通过模拟输入或地址赋值设定输出力矩大小,即5V对应2.5Nm。当负载低于此值时正转,当等于此值时停止,当超过此值时反转。这一方法用于材料受力严格要求的情境,如缠绕装备,这样可以保持材料受力恒定,不随半径变换而改变。
位置控制:
通过脉冲频率确定旋钮速率,或脉冲个数确定角度,有些伺服还允许直接通讯设定速、位移。此种严格性适用于需精确定位场所,如数控加工、印刷机械等。
速度模式:
可以利用模拟输入或脉冲频率调整旋钮速率,在有强大上位PID闭环情况下,还能执行简单定的位移。此处需将编码器信号回馈到上级以便计算,或由终端负载提供准确信息,从而减少误差提升整体精度。
三环讨论:
伺服系统通常包含三个独立PID循环——内层为当前电流(产生力)调节,中层为根据编码器数据调整电流设置(即旋钮速),外层基于用户定义目标角度(或者其他外部传感器测量结果)设置新目标旋钮速。
电流循环内部工作,最快反应能力,同时也是所有操作中的基础,因为它直接影响实际生成力的大小。
任何操作都必须至少包含一个“基本”(电子)轴心 PID 环路,即使是在完全开放形式的一般化情形,也总是会存在某种形式的“基本”轴心 PID 环路,因为这是为了保证稳定的输出和避免过热的问题。但是,如果没有这样的自动修复,那么这个系统就不能被称作是一个真正完整意义上的 “封闭式” 或者 “自我校正”的系统,它们都是属于开放式类型。