电机的主要作用伺服电机心中三种控制方式
导语:电机控制的三种方式,各有侧重,选择哪一种取决于客户需求和运动功能的具体要求。速度控制和转矩控制通过模拟量进行调节,而位置控制则依赖脉冲信号。具体采用哪种方法需要根据应用场景来决定。
在没有对速度或位置有严格要求的情况下,只需输出恒定转矩,则通常采用转矩模式。如果对精度有一定的要求,但不太关心实时转矩,那么使用速度或位置模式会更为合适。此外,上位系统的闭环控制能力也会影响最终的选择。如果上位系统能够提供良好的闭环控制,可以考虑使用速度控制,以获得更好的效果。
从伺服驱动器响应速度来看,转矩模式所需运算量最小,对输入信号响应最快;而位置模式则运算量最大,对输入信号响应最慢。
对于具有高动态性能要求的运动中段,如果操作系统运行较慢(如PLC或低端运动),可以选择位置方式以减少驱动器工作负载;如果操作系统较快,可以将位置环移到上位设备,减轻驱动器负担并提高效率(类似大部分中高端运动)。在条件允许的情况下,可进一步将速度环移至上位,使得仅剩下转矩模式,这通常是专门用于高端应用且完全不需要伺服电机。
比较专业地说:
转矩控制:通过模拟量设置电机轴输出力矩大小,如10V对应5Nm。当设定为5V时,输出2.5Nm;负载低于2.5Nm正转,大于等于2.5Nm反转。可即时改变模拟量,或通过通信修改地址值实现。这适用于材料受力严格要求的地方,如缠绕装置或拉光纤设备。
位置控制:通过脉冲频率确定旋轉速率,个数确定角度,或直接赋值。由于精确性较好,在定位装置中广泛应用,如数控机床、印刷机械等。
速度模式:通过模拟量调整旋轉速率,或脉冲频率进行调节。在支持PID外环的情况下,可进行定位,但需反馈给上位处理以计算使用。此外,还能直接从负载检测到绝对位置,从而提高整个系统的精度。
三环论述:伺服通常由三个闭环PID调节构成,最内层是电流环,由驱动器内部完成,不涉及外部信息;第二层是速度环,它基于编码器数据与设定比,并传递给内层作为设定价值;第三层是位置环,它可以位于驱动器与编码器之间,也可位于外部与编码器间根据实际情况配置。在所有三者都参与其中时,即处于最大运算量状态,其响应时间也相对较长。