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机械工程师必知的三种直线模组+伺服电机的控制方式

发布日期:2020-04-24

来源:知乎

       直线模组+伺服电机速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制,位置控制是通过发脉冲来控制。详细具体的想采用什么样的控制方式要按照客户的实际需求和功能来选型。

      那么直线模组配伺服电机的三种控制方式是什么呢?
      列举:您对电机的速度、位置都没有要求,只要输出一个恒转矩,那么就是用转矩模式。
      如果对位置和速度有一定的精度要求,而对实时转矩不是很关心,用速度或位置模式相对来说比较实用。
      如果控制器有比较好的闭环控制功能,用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高,或者基本没有实时性的要求,用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。
     就伺服驱动器的响应速度来看:转矩模式运算量最小,驱动器对控制信号的响应最快;位置模式运算量最大,驱动器对控制信号的响应最慢。
     对运动中的动态性能有比较高的要求时,需要实时对电机进行调整。如果控制器本身的运算速度很慢(比如,或低端运动控制器),就用位置方式控制。  如果控制器运算速度比较快,可以用速度方式,把位置环从驱动器移到控制器上,减少驱动器的工作量,提高效率;如果有更好的控制器,还可以用转矩方式控制,把速度环也从驱动器上移开,这一般只是高端专用控制器才能这么做。

     一般说驱动器控制的好坏,有个比较直观的比较方式,叫响应带宽。当转矩控制或速度控制时,通过脉冲发生器给它一个方波信号,使电机不断的正转、反转,不断的调高频率,示波器上显示的是个扫频信号,当包络线的顶点到达最高值的70.7%时,表示已经失步,此时频率的高低,就能说明控制的好坏了,一般电流环能做到1000HZ以上,而速度环只能做到几十赫兹。


1、转矩控制

      转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为例如10V对应5Nm的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转,外部负载等于2.5Nm时电机不转,大于2.5Nm时电机反转(通常在有重力负载情况下产生)。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。
应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中,例如饶线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。


2、位置控制

      位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。应用领域如数控机床、印刷机械等等。

3、速度模式

      通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环D控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。
位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加了整个系统的定位精度。

      所以伺服电机运用在直线模组当中根据客户的具体要求来做判断,通过以上三种控制方式得以实现。


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