电机分类主要三类的智慧操控者伺服电机的三种控制方式
导语:电机控制的三种方式,每一种都有其独特之处,选择哪一种取决于客户的需求和运动功能的要求。速度控制和转矩控制通常通过模拟量来实现,而位置控制则是通过脉冲信号来调节。具体采用何种控制方式需要根据客户的需求来决定。
如果对速度和位置没有特别要求,只需输出恒定转矩,那么转矩模式将是首选。如果对精度有一定的要求,但不关心实时转矩,则使用速度或位置模式会更为合适。如果上位系统具备良好的闭环控制功能,使用速度控制可能会更加有效。
从伺服驱动器响应速度来看,转矩模式运算最少,对于输入信号响应最快;而位置模式则运算最大,对输入信号响应最慢。此外,如果运动性能有较高要求,那么需要实时调整电机状态。在这种情况下,如果上位系统运行缓慢(如PLC或低端运动),可采用位置方式;若上位系统快速,可以选择速度方式,将位置环移至上位,以减轻驱动器负载并提高效率(中高端运动);在极端情况下,即具有更先进上位设备,可以考虑使用转短方式,这通常仅限于高端应用,并且这时完全可以不用伺服电机。
一般来说,一款好的伺服驱动器每家厂商都会宣称自己生产的是最佳产品,但现在有一个比较直观的评估方法,即响应带宽。当在转矩或速度下给予电机连续正反旋频率变化,并记录示波器显示扫频信号,当包络线达到最高点70.7%时表示失步,此时频率值能反映出谁的产品更优秀,一般当前流行的电流环可达1000Hz以上,而速控环只能到几十赫兹。
1、转矩控制:此种方式主要依赖外部模拟量设置或地址赋值设定输出轴上的力矩大小,如10V等价5Nm,当设定5V时输出2.5Nm。该过程允许即刻改变模拟量以调整力矩大小,或通过通信修改地址数值实现。常用于缠绕装置与放卷装置,如饶线装置及拉光纤设备,其目的在保持材料受力的稳定性,不随半径变化而改变。
2、位置控制:此类模式由外部脉冲频率确定旋转速率,由脉冲个数决定角度,也有些伺服支持直接通讯赋值。而由于它能够严格管理速率与角度,使其广泛应用于精密定位场景,如数控加工、印刷机械等领域。
3、速控模式:该方法既可利用模拟量也能采纳脉冲频率进行旋转速率调节。在配备完善上级逻辑处理单元及闭环PID调节后,可执行精确定位任务。不过,这同样需要将编码器数据回馈至主处理单元供操作计算,同时编码器只负责检测变换方向,而实际距离由末端传感器提供信息,从而减少误差并提升整体准确性。
4、关于三环结构,多数伺服系统包含三个关闭反馈PID调节循环。这三个循环分别为内层(即使内部)为电流调整,用霍尔探测者监测驱动给出的各相输出流量,并作为负反馈给设置流量,以便靠PID优化接近设置流量;第二层为施加了负反馈PID优化的是来自编码者的旋向信息;第三层构建在本地以及编码者间亦或者本地与末尾传感之间,在这个方面要视实际状况做出判断。此次构建完成后,它产生的一个输出就是第二圈(PID) 的设置所以当进入到P站立期望的时候整个体系就同时进行了所有3个圈所需操作,所以这是最高运算强度,最慢反应时间也是如此。