电机种类及区别伺服电机的三种控制方式活力四射如同三个智者各自擅长不同的领域
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进行调节,而位置控制则依赖于脉冲信号。具体采用何种方法需根据客户需求来定。
对于那些对速度和位置没有特殊要求,只需要输出恒定的转矩,则使用转矩模式最为适宜。如果对位置和速度有一定的精度要求,但对实时转矩不太关心,使用速度或位置模式会更为合适。此外,如果上位系统具备良好的闭环控制功能,使用速度控制将带来更佳效果。而如果要求并不高或者缺乏实时性,便可采用位置控制方式。
从伺服驱动器的响应角度看,转矩模式运算量最小,其响应时间最快;而在位置模式下,运算量最大,对于同样的信号响应时间也较慢。在追求高动态性能的情况下,当本身操作速率较慢(如PLC或低端运动),则选用位置方式以减少驱动器负担;若操作速率较快,可选择速度方式,将位置环移至上位,以降低驱动器工作负荷并提升效率(中高端运动);甚至可以考虑采用转矩方式,但这往往只限于高端专用设备,而且在这种情况下,不再需要伺服电机。
评价一个伺服驱动器的性能,可以通过它所能达到的频率范围来判断。当进行脉冲发生器测试,并使电机不断正反转,同时调节频率,使示波器显示扫频信号,我们就能看到谁产品表现更加出色。一般来说,即时当前流环可以达到1000Hz以上,而速度环仅能到几十赫兹,这直接反映了各自产品性能差异。
转矩控制:这种方法通过模拟输入或地址赋值设置电机轴输出力矩大小,如10V代表5Nm,当设定为5V时输出2.5Nm。当负载低于此值,电机正转;当等于此值,则不旋轉;超过此值则反向旋轉。这一方式主要应用在受力严格要求的缠绕装置,如饶线设备或拉光纤设备,其中力矩需随半径变化而调整,以保持材质受力的稳定性。
位置控制:该方法利用外部脉冲频率确定旋转速度,或通过通讯直接赋予速、位数值,因其精确性被用于定位装置,如数控车床、印刷机械等领域。
速度模式:这一形式既可由模拟输入也可由脉冲频率实现。拥有上位PID外环支持即可实现精确定位。但是必须将编码器数据及负载状态反馈至上级处理以完成计算。此配置优点在于减少误差并提高系统整体精度,因为它避免了传统中间传递过程中的误差累积,从而提高了整个系统的准确性与灵活性。
三环制谈论:伺服系统通常包含三个闭环PID调节循环,即内层(电流)、中层(速)及外层(置)。每个循环都旨在调整自身参数以接近设定目标。在所有情形下,都至少需要运行内部针对输出功率管理的一圈——即“电流”循環。这是因为无论是在什么条件下,无论是执行“变换”还是“平滑移动”,我们总是在试图尽可能地维持某些力量水平,最终导致实际上的物理行动改变。不过,在不同的情况中,我们可能会想要更多地关注其他方面,比如说是否能够很好地跟踪给定的路径,或是否能够提供足够多样化的地面覆盖能力。如果这些都是我们正在努力做的事情,那么我们就会发现自己经常同时操控着多个变量——比方说我们的两只手指头,它们分别位于两个不同地点,然后它们相互之间还要交替工作,这样我们才能做到前后左右四面八方!