直流电机如同智者掌握了三种控制其行动的方式而其中之一就是伺服电机它以直流电机工作原理图为指南不断探索

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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,而位置控制则通过脉冲信号来精确定位。选择哪种方式取决于客户需求和运动功能的要求。

在没有特定速度或位置要求的情况下,只需输出恒定的转矩,则通常采用转矩模式。如果对精度有较高要求,但不太关注实时转矩,可以选择速度或位置模式,这样可以更好地满足动态性能的需求。如果上位设备具备良好的闭环控制功能,使用速度控制效果会更佳。

如果对响应速度有较高要求,转矩模式运算量最小,驱动器响应最快;而位置模式则需要最大运算量,响应最慢。在需要频繁调整电机状态时,如动态性能极高的应用场景,可考虑PLC等低端运动系统采用位置方式。而快速操作系统可采用速度方式,将位置环移到上位减少驱动器负担;甚至可以使用转短方式将速度环也移至上位,此时完全不需要伺服电机。

比较不同产品时,可以通过响应带宽测试来评估其性能。当以方波信号持续变换频率并观察示波器上的扫频信号包络线顶点达到最高值70.7%时,即表示失步,该产品的性能可见一斑,一般电流环能达1000Hz以上,而速度环只能到几十Hz。

具体来说:

转矩控制通过外部模拟输入设定输出力矩大小,如10V对应5Nm,当设定为5V即2.5Nm,对于负载低于此值正转、高于反转。

位置控制通过脉冲频率确定速率、个数确定角度,或直接赋值通讯设置。

速度模式允许模拟输入或脉冲调整速率,上位PID外环可实现定位,但需反馈实际负载信息。

伺服驱动器内含三个闭环PID调节系统:最内层是电流环(霍尔检测与PID),用于保持设定电流,最外层是位置环(编码器与PID),用于精确角度。中间的是高速运行管理者——速度环(编码器与PID)。任何情况下都必须使用电流-ring,是所有其他两种ring共同基础。而三Ring同时工作,就如同一个完美协调团队,每个成员都扮演着不可或缺角色,以实现复杂任务。