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PLC工程师应该掌握的三种伺服电机控制方法

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伺服电机的速度控制和扭矩控制采用模拟量控制,位置控制采用发送脉冲控制。 具体的控制方式应根据客户的要求和要满足的运动功能来选择。

接下来介绍一下伺服电机的三种控制方式。

从伺服驱动器的响应速度来看:扭矩模式计算量最小,驱动器对控制信号的响应最快; 位置模式计算量最大,驱动器对控制信号的响应最慢。

当运动中动态性能要求较高时,需要对电机进行实时调整。

一般来说,有一个更直观的方法来比较驱动控制的好坏,称为响应带宽。

在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,使电机不断正反转,频率不断增加。 示波器显示扫频信号。 当包络曲线的顶点达到最高值的70.7%时,就意味着同步已经丢失。 这时,频率就可以表明控制的好坏。 一般电流环可以做到1000HZ以上,而速度环只能做到几十Hz。

1 扭矩控制:

扭矩控制方法是通过外部模拟量的输入或直接地址的赋值来设定电机轴的外部输出扭矩。 例如10V对应5Nm,当外部模拟量设置为5V时,电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm,电机会正转,电机不会转动当外部负载等于2.5Nm时,电机将反转,当外部负载大于2.5Nm时,电机将反转(通常发生在重力负载情况下)。 可以通过实时改变模拟量设定,或者通过通讯改变相应的地址值来改变设定扭矩。

主要用于对材料受力要求严格的收卷和放卷设备,如钢丝漂流设备或光纤牵引设备。 应根据卷绕半径的变化随时改变扭矩设定,以保证材料不受力。 会随着缠绕半径的变化而变化。

2位控制:

在位置控制模式下,旋转速度一般由外部输入脉冲的频率决定,旋转角度由脉冲数决定。 有些舵机还可以通过通讯直接赋值速度和位移。 由于位置模式可以严格控制速度和位置,因此一般用于定位设备中。

应用如数控机床、印刷机械等。

3档速度模式

旋转速度可以用模拟量输入或脉冲频率控制,当上位控制装置有外环PID控制时也可以采用速度方式进行定位,但电机的位置信号或电机的位置信号必须向鞋面施加直接载荷。 用于计算目的的反馈。 位置模式还支持直接加载外圈检测位置信号。 此时,电机轴端的编码器仅检测电机转速,位置信号由最终负载端的直接检测装置提供。 这样做的好处是减少了中间传输过程。 该误差提高了整个系统的定位精度。

4 谈论3环

伺服电机一般采用三环控制。 所谓三环,就是三个闭环负反馈PID调节系统。 最内层的PID环是电流环。 该循环完全在伺服驱动器内部执行。 通过霍尔器件检测驱动器各相输出到电机的电流,并对电流的整定给予负反馈进行PID调节,从而达到输出电流尽可能接近等于到设定电流,电流环控制电机的扭矩,因此在扭矩模式下,驱动器的操作最小,动态响应最快。

第二个循环是速度循环。 通过电机编码器的检测信号进行负反馈PID调节。 环路中PID的输出直接是电流环的整定,因此速度环控制包括速度环和电流环。 换句话说,任何模式都必须使用电流循环。 电流环是控制的基础。 系统在控制速度和位置的同时,实际上是在控制电流(扭矩)来实现速度和位置的相应控制。

第三个环是位置环,也就是最外面的环。 可以构建在驱动器和电机编码器之间,也可以构建在外部控制器和电机编码器或最终负载之间,根据实际情况而定。 由于位置控制环的内部输出是速度环的设定,因此系统在位置控制模式下执行所有三个环的计算。 此时系统的计算量最大,动态响应速度最慢。