伺服电机控制方式的三种根本形式.docx

伺服电机控制方式的三种根本形式21ic电子网导语：速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。详细采用什么控制方式要根据客户的要求，知足何种运动功能来选择。假如您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩形式。假如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，用转矩形式不太方便，用速度或者位置形式比拟好。假如上位控制器有比拟好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。假如本身要求不是很高，或，根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，转矩形式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快;位置形式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。对运动中的动态性能有比拟高的要求时需要实时对电机进展调整。那么假如控制器本身的运算速度很慢(比方PLC，或者低端运动控制器)，就用位置方式控制。假如控制器运算速度比拟快，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，进步效率(比方大局部中高端运动控制器);假如有更好的上位控制器，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干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。一般讲驱动器控制的好不好，每个厂家的都讲自己做的最好，但是如今有个比拟直观的比拟方式叫响应带宽。当转矩控制或速度控制时通过脉冲发生器给他一个方波信号，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，此时的频率的上下，就能显示出谁的产品牛了，一般的电流环能作到1000Hz以上，而速度环只能作到几十赫兹。换一种比拟专业的讲法：1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或者直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，详细表现为例如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:假如电机轴负载低于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，可以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，例如饶线装置或者拉光纤设备，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：位置控制形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展赋值。由于位置形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、速度形式：通过模拟量的输入或者脉冲的频率都可以进展转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度形式可以以进展定位，但必须把电机的位置信号或者直接负载的位置信号给上位反应以做运算用。位置形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经过中的误差，增加了整个系统的定位精度。4、谈谈3环，伺服一般为三个环控制，所谓三环就是3个闭环负反应PID调节系统。最内的PID环就是电流环，此环完全在伺服驱动器内部进展，通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流，负反应给电流的设定进展PID调节，进而到达输出电流尽量接近等于设定电流，电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩形式下驱动器的运算最小，动态响应最快。第2环是速度环，通过检测的电机编码器的信号来进展负反应PID调节，它的环内PID输出直接就是电流环的设定，所以速度环控制时就包含了速度环和电流环，换句话讲任何形式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在速度和位置控制的同时系统实际也在进展电流(转矩)的控制以到达对速度和位置的相应控制。第3环是位置环，它是最外环，可以在驱动器和电机编码器间构建可以以在外部控制器和电机编码器或者最终负载间构建要根据实际情况来定。由于位置控制环内部输出就是速度环的设定，位置控制形式下系统进展了所有3个环的运算，此时的系统运算量最大，动态响应速度也最慢。速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。详细采用什么控制方式要根据客户的要求，知足何种运动功能来选择。假如您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩形式。假如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，用转矩形式不太方便，用速度或者位置形式比拟好。假如上位控制器有比拟好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。假如本身要求不是很高，或，根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，转矩形式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快;位置形式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。对运动中的动态性能有比拟高的要求时需要实时对电机进展调整。那么假如控制器本身的运算速度很慢(比方PLC，或者低端运动控制器)，就用位置方式控制。假如控制器运算速度比拟快，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，进步效率(比方大局部中高端运动控制器);假如有更好的上位控制器，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干，而且，这时完全不需要使用。一般讲驱动器控制的好不好，每个厂家的都讲自己做的最好，但是如今有个比拟直观的比拟方式叫响应带宽。当转矩控制或速度控制时通过脉冲发生器给他一个方波信号，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，此时的频率的上下，就能显示出谁的产品牛了，一般的电流环能作到1000Hz以上，而速度环只能作到几十赫兹。换一种比拟专业的讲法：1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或者直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，详细表现为例如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:假如电机轴负载低于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，可以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，例如饶线装置或者拉光纤设备，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：位置控制形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展赋值。由于位置形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、速度形式：通过模拟量的输入或者脉冲的频率都可以进展转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度形式可以以进展定位，但必须把电机的位置信号或者直接负载的位置信号给上位反应以做运算用。位置形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经过中的误差，增加了整个系统的定位精度。4、谈谈3环，伺服一般为三个环控制，所谓三环就是3个闭环负反应PID调节系统。最内的PID环就是电流环，此环完全在伺服驱动器内部进展，通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流，负反应给电流的设定进展PID调节，进而到达输出电流尽量接近等于设定电流，电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩形式下驱动器的运算最小，动态响应最快。第2环是速度环，通过检测的电机编码器的信号来进展负反应PID调节，它的环内PID输出直接就是电流环的设定，所以速度环控制时就包含了速度环和电流环，换句话讲任何形式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在速度和位置控制的同时系统实际也在进展电流(转矩)的控制以到达对速度和位置的相应控制。第3环是位置环，它是最外环，可以在驱动器和电机编码器间构建可以以在外部控制器和电机编码器或者最终负载间构建要根据实际情况来定。由于位置控制环内部输出就是速度环的设定，位置控制形式下系统进展了所有3个环的运算，此时的系统运算量最大，动态响应速度也最慢。0