伺服系统技术精选高效控制之道
导语:伺服电机通常运用三种控制方式来满足不同的应用需求:速度控制、转矩控制和位置控制。这些方法的选择取决于客户的具体要求以及所需实现的运动功能。对于不对速度或位置有严格要求,只需要输出恒定转矩的情况,转矩模式将是最佳选择。如果需要对位置和速度进行精确调节,而实时转矩不是主要关注点,那么采用速度或位置模式会更为合适。
在考虑到上位系统的闭环控制能力,如果该系统提供了良好的闭环功能,使用速度控制能够带来更佳的性能。在情况较为简单或者没有高频响应要求时,位置控制则是一个不错的选择,因为它对上位系统的要求较低。
从伺服驱动器响应速度方面分析,转矩模式下的操作量最少,其对信号反应最快;而位置模式下的操作量最大,其对信号反应最慢。此外,对动态性能有较高标准的一些应用场景可能需要实时调整,因此如果底层设备如PLC或低端运动设备具有相应限制,可以通过采用位置方式来减轻驱动器负担提高效率。而对于拥有快速计算能力的高端运动设备,还可以利用其强大的处理能力,将速控环路迁移到上位机,以进一步提升整体效率。这一策略尤其适用于那些完全不依赖伺服电机即可完成任务的情况。
简而言之,我们可以将这三种伺服电机控制方式概括如下:
转矩控制:这种方法允许通过模拟输入或直接设置地址值来设定电机轴输出力矩大小。例如,当模拟量设置为5V时,可获得2.5Nm力矩。当负载达到此值时,电机会保持静止。这种技术常用于缠绕材料且受力有一定的严格要求的情形,如饶线装置或拉光纤设备,它们必须根据半径变化自动调整以维持恒定的材质受力。
位置控制:这一方法通过脉冲频率确定旋转速度,并通过脉冲个数确定角度移动,或借助通讯接口赋予特定距离值。这使得它成为精确定位应用中的首选,如数控机床与印刷机械等领域中广泛应用。
速度模式:此方法同样支持模拟输入和脉冲频率以实现变速,同时若搭配具有PID闭环算法的大型主控系统,则能实施精确定位,但需反馈实际物体状态至主控处理。此外,由于某些情况下会同时支持直接测量物体实际状态,从而减轻编码器上的工作压力,这也是一种有效提高效率的手段。