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电机厂家的伺服之心三种控制方式的生动演绎

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,而位置控制则是通过脉冲信号来调节。具体采用何种控制方式,需要根据客户的具体要求进行选择。

在没有对速度、位置有特别要求,只需输出恒定转矩的情况下,转矩模式将是首选。如果对精度有一定要求,但对实时转矩不太敏感,则可以考虑使用速度或位置模式。如果上位系统具有良好的闭环控制功能,那么使用速度控制可能会得到更好的效果。而对于基本无实时性要求的应用场景,位置控制方式将是一个合适的选择。

从伺服驱动器响应速度来看,转矩模式下的运算量最小,对于外部信号响应最快;而位置模式下的运算量最大,对于外部信号响应最慢。此外,对于高动态性能需求较高的情况,如果操作系统运行速度较慢,如PLC或者低端运动,可以采用位置方式;如果操作系统快速,可以采用速度方式,将位置环移至上位,以减轻驱动器工作负载提高效率(中高端运动);对于更为先进的上位系统,还可以采纳转矩方式,将速度环也移至上位,这一般只适用于高端专用设备,而且这时完全不再需要伺服电机。

目前,有一个比较直观且专业的手段来评估驱动器性能,即响应带宽。当在转矩或速度下接收方波信号,使电机不断正反调频,并记录示波器上的扫频信号,当包络线达到最高点70.7%时表示失步,此时频率大小可判断产品强弱,一般电流环能到1000Hz以上,而速控只能到几十Hz。

转矩控制:这种方法通过输入模拟量或直接设置地址值设定输出轴产生力的大小。例如10V代表5Nm,当设置为5V时输出2.5Nm。它适用于严格受力环境,如缠绕装置或拉光纤设备,以保持材料受力稳定。

位置控制:通过脉冲频率调整旋钮速率,或通讯赋值角度。这一方法提供了严格精度,因此广泛应用于数控机床、印刷机械等。

速控:允许模拟输入或脉冲调整旋钮速率。在配合PID闭环与处理自身及负载末端检测信息后,可实现精确定位。

三环论述:伺服通常由三个PID闭环构成,其中内层为当前唯一内部操作的是电流循环,它以霍尔探测器检测给出的各相电流并反馈给设定的价值以实现近似匹配,从而达成所需功率。此过程在所有模式中始终存在且优先执行,因为它直接影响了功率输出,在任何情况下都是必不可少的一部分。

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