伺服电机控制方式选这门大课别忘了看这本小书

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伺服电机控制方式选择指南:速度、转矩还是位置?

在伺服系统技术的世界里,选择合适的控制方式至关重要。想象一下,你正在驾驶一辆高性能赛车,每一次加速和刹车都需要精确的控制。你可以选择的是速度模式,让车子像疾风般穿梭;或者是转矩模式,让车子以稳定的力度前进;或者是位置模式,让车子停留在你指定的位置。

如果你对电机的速度和位置没有特别要求,只要输出一个恒定的转矩,那么转矩模式就是最好的选择。如果你对速度和位置有更高的精度要求,但并不关心实时的转矩值,那么速度或位置模式会更加合适。如果你的上位计算能力强,可以使用速度控制,这样效果会更好。而如果条件不那么紧迫,简单直接的话,用位置控制就可以了。

从伺服驱动器响应时间来看,转矩模式需要最小的运算量,而驱动器对信号响应也最快。反之,如果运动性能要求很高,并且需要实时调整,那么应该优先考虑使用位置或速度方式。这取决于你的设备是否能够快速处理数据。如果操作较慢,如PLC(程序逻辑控制器)或低端运动系统,则用位置方式;而如果操作相对快速,可将工作负载减少到最大限度,即使进一步提升效率,还能通过将速度环移到上位实现。此外,有些顶级应用甚至可以直接使用转矩控制,但这通常只适用于极为复杂的情景中,不再是普通伺服电机所能达到的水平。

总结来说,我们有三种主要选项:

转矩控制:通过模拟量输入或地址赋值设定电机轴输出力矩大小。例如10V代表5Nm,当设定5V时,输出2.5Nm。在负载低于2.5Nm时正转,在等于2.5Nm时停止,在大于2.5Nm时反向旋轉。这对于材料受力的严格要求如缠绕装置非常有用。

位置控制:通过脉冲频率确定旋轉速率,由脉冲个数确定旋轉角度,也可通过通讯直接赋值。由于精确性很高,所以用于定位装置,如数控机床、印刷机械等。

速率/频率/脉冲(Pulse Width Modulation, PWM)调速:通过模拟量输入或脉冲频率进行旋轉速率调整。在配合上位PID闭环调节的情况下,可以实现精确定位。但必须提供与上位同步信息,以便执行正确计算。此外,一些现代伺服可能支持直接从负载检测获取实际物理距离,从而减少编码器传感器带来的误差。

最后,要记住,无论哪种方法,都需根据客户需求及运动功能来决定最佳选项。一篇文章不能替代实际经验,但希望它能为您提供一些指导,使您的工程项目顺利开展。