电机技术的守护者伺服电机三种心灵手巧的控制方式
导语:电机控制的三种精妙方式,选择哪一种取决于客户的需求和运动功能的满足。速度控制和转矩控制利用模拟量进行调节,而位置控制则通过脉冲信号来实现。
对于那些对速度和位置都没有特殊要求,只需输出恒定转矩的应用,可以采用转矩模式。若需要精确控制位置或速度,但不关心实时转矩,则使用速度或位置模式更为合适。如果上位系统具备良好的闭环控制功能,采用速度控制将取得更佳效果。而对于不太高要求的场合或者缺乏实时性,位置模式则是首选。
从伺服驱动器响应速度来看,转矩模式运算量最小,对于外部信号响应最快;而在位置模式下,运算量最大,对于外部信号响应最慢。在对运动性能有较高要求的情况下,如实时调整电机状态,则应该考虑使用不同类型的控制方式。如果操作系统运行效率较低(如PLC等),可选择位置方式;如果能提供较高效率,可选择速度方式,将部分环节移至上位处理以减轻驱动器负担;甚至可以使用转矩方式,在此情况下完全可以无需伺服电机。
评价驱动器性能的一个直观方法是响应带宽。当采用转矩或速度模式时,将一个方波输入给电机,使其持续正反方向旋轉并调节频率,然后查看示波器显示扫频信号,当包络线达到最高点70.7%时,即表示失步,此时频率水平便能反映出产品性能强弱,一般来说当前流行的大多数电流环可达1000Hz,而速控环仅能到几十Hz。
转矩控制:这种方法通过外部模拟量输入或直接设定地址值来设置输出轴对外施加的力矩大小。例如,如果10V代表5Nm,那么当设定为5V,就会得到2.5Nm力 短过载负荷2.5Nm以上即使倒向,大于该值就变成反向旋轉(通常发生在有重力负载的情况)。这使得可以立即改变模拟量以改变力 矣 大,也可通过通讯修改相应地址值实现。主要用于材料受力的严格要求设备,如缠绕装置、拉光纤设备,以确保随着半径变化而保持材质受力的稳定性。
位置控制:这种方法通过脉冲频率确定转速大小,并由脉冲个数决定角度,或有些伺服能够直接赋予通讯中指定角度与距离。这由于它可以对所有三个参数进行严格监控,所以常用于定位装置,如数控机床、印刷机械等领域。
速控模型:同样也支持模拟量输入及脉冲频率进行调节,但在拥有上位系统闭环PID优化后,该模型还能完成基本定的工作,不必依赖编码器中的实际数据。此特性让其成为多种用途灵活之选,同时也有助提高整个系统准确度。
三环谈论:一般来说每个伺服都含有三个闭环PID循环管理各自独立部门。第一层就是内侧的是霍尔探测芯片检测出发出的四相分配功放给每一相分配出的具体功放后的四相输出功放流量,它们再次回馈到他们自己所设置的一致流量目标去执行自动调整操作以保证真正接近这个流量目标,从而形成了一个简单但有效的手段与被称作“三元”式手段,这本身意味着任何形式都会包含至少两个标准单元组成,其中包括前两者但是第三者可能会因为不同的原因变换它们之间关系。但总体来说,无论何种形式,都必须至少包含二者的结合,因为我们想要获得某些东西,我们不能只靠某一方面做事。一旦你开始涉及这些技术细节,你很快就会发现你已经深入到了非常复杂且微妙的地方了。你必须深思熟虑地权衡你的需求以及你希望达到的目的,这样才能做出正确决策,并实现预期效果。