有很多方面,連一個小小的電磁調(diào)壓閥,也可以算上一個伺服系統(tǒng)。其他伺服應(yīng)用如火炮或雷達,用作隨動,要求實時性好,動態(tài)響應(yīng)快,超調(diào)小,精度在其次。如果是機床,則經(jīng)常用作恒速,位置高精度,實時性要求不高。
首先得確定你應(yīng)用在什么場合。如果用在機床上,則控制部分硬件可以設(shè)計得相對簡單一些,成本也相應(yīng)低些。如果用于軍工,則內(nèi)部固件設(shè)計時控制算法應(yīng)該更靈活,比如提供位置環(huán)濾波、速度環(huán)濾波、非線性、最優(yōu)化或智能化算法。當(dāng)然不需要在一個硬件部分上實現(xiàn)??梢悦嫦?qū)ο笞龀蓭追N類型的產(chǎn)品。
交流伺服在加工中心、自動車床、電動注塑機、機械手、印刷機、包裝機、彈簧機、三坐標(biāo)測量儀、電火花加工機等等方面的設(shè)備有廣闊的應(yīng)用?! ?nbsp;
關(guān)于步進電機和交流伺服電機的性能有較大差別。步進電機是一種離散運動的裝置,它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中,步進電機的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn),交流伺服電機也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢,運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。
雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號),但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異。如:1、制精度不同;2、低頻特性不同3、矩頻特性不同4、過載能力不同5、運行性能不同6、速度響應(yīng)性能不同。
交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以,在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C。有關(guān)伺服零點開關(guān)的問題。
找零的方法有很多種,可根據(jù)所要求的精度及實際要求來選擇??梢运欧姍C自身完成(有些品牌伺服電機有完整的回原點功能),也可通過上位機配合伺服完成,但回原點的原理基本上常見的有以下幾種。
一、伺服電機尋找原點時,當(dāng)碰到原點開關(guān)時,馬上減速停止,以此點為原點。
二、回原點時直接尋找編碼器的Z相信號,當(dāng)有Z相信號時,馬上減速停止。這種回原方法一般只應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)軸,且回原速度不高,精度也不高。同步帶的安裝對伺服定位也有很大影響嗎。
這個情況,得知道伺服是不是調(diào)得很軟?常見伺服是用脈沖控制的,那么,位置環(huán)的比例增益,速度環(huán)比例增益、積分時間常數(shù)分別是多少?
位置環(huán)比例增益:21rad/s
速度環(huán)比例增益:105rad/s
速度環(huán)積分時間常數(shù):84ms
關(guān)于伺服的三種控制方式,一般伺服都有三種控制方式:速度控制方式,轉(zhuǎn)矩控制方式,位置控制方式。想知道的就是這三種控制方式具體根據(jù)什么來選擇的?
速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來控制的。位置控制是通過發(fā)脈沖來控制的。具體采用什么控制方式要根據(jù)客戶的要求,滿足何種運動功能來選擇。如果您對電機的速度、位置都沒有要求,只要輸出一個恒轉(zhuǎn)矩,當(dāng)然是用轉(zhuǎn)矩模式。
如果對位置和速度有一定的精度要求,而對實時轉(zhuǎn)矩不是很關(guān)心,用轉(zhuǎn)矩模式不太方便,用速度或位置模式比較好。如果上位控制器有比較好的閉環(huán)控制功能,用速度控制效果會好一點。如果本身要求不是很高,或者,基本沒有實時性的要求,用位置控制方式對上位控制器沒有很高的要求。
就伺服驅(qū)動器的響應(yīng)速度來看,轉(zhuǎn)矩模式運算量最小,驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)最快;位置模式運算量最大,驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)最慢。
對運動中的動態(tài)性能有比較高的要求時,需要實時對電機進行調(diào)整。那么如果控制器本身的運算速度很慢(比如PLC,或低端運動控制器),就用位置方式控制。如果控制器運算速度比較快,可以用速度方式,把位置環(huán)從驅(qū)動器移到控制器上,減少驅(qū)動器的工作量,提高效率(比如大部分中高端運動控制器);如果有更好的上位控制器,還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制,把速度環(huán)也從驅(qū)動器上移開,這一般只是高端專用控制器才能這么干,而且,這時完全不需要使用伺服電機。換一種說法是:
1、轉(zhuǎn)矩控制:轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小,具體表現(xiàn)為例如10V對應(yīng)5Nm的話,當(dāng)外部模擬量設(shè)定為5V時電機軸輸出為2.5Nm:如果電機軸負(fù)載低于2.5Nm時電機正轉(zhuǎn),外部負(fù)載等于2.5Nm時電機不轉(zhuǎn),大于2.5Nm時電機反轉(zhuǎn)(通常在有重力負(fù)載情況下產(chǎn)生)??梢酝ㄟ^即時的改變模擬量的設(shè)定來改變設(shè)定的力矩大小,也可通過通訊方式改變對應(yīng)的地址的數(shù)值來實現(xiàn)。應(yīng)用主要在對材質(zhì)的受力有嚴(yán)格要求的纏繞和放卷的裝置中,例如饒線裝置或拉光纖設(shè)備,轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時更改以確保材質(zhì)的受力不會隨著纏繞半徑的變化而改變。
2、位置控制:位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動速度的大小,通過脈沖的個數(shù)來確定轉(zhuǎn)動的角度,也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進行賦值。由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴(yán)格的控制,所以一般應(yīng)用于定位裝置。應(yīng)用領(lǐng)域如數(shù)控機床、印刷機械等等。
3、速度模式:通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進行轉(zhuǎn)動速度的控制,在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時速度模式也可以進行定位,但必須把電機的位置信號或直接負(fù)載的位置信號給上位反饋以做運算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測位置信號,此時的電機軸端的編碼器只檢測電機轉(zhuǎn)速,位置信號就由直接的最終負(fù)載端的檢測裝置來提供了,這樣的優(yōu)點在于可以減少中間傳動過程中的誤差,增加了整個系統(tǒng)的定位精度。怎樣判斷伺服電機與伺服驅(qū)動器的故障區(qū)別?
看驅(qū)動器上的錯誤、報警號,然后查手冊。如果連報警都沒有了,那自然就是驅(qū)動器故障,當(dāng)然,還有可能是根本伺服就沒有故障,而是控制信號錯誤導(dǎo)致伺服沒有動作。
除了看驅(qū)動器上的錯誤、報警號,然后查手冊外,有時最直接判斷方法是更換,如X與Z軸伺服換(型號相同才可以)?;蛐薷膮?shù),如把X軸鎖住,不讓系統(tǒng)檢測X軸
但應(yīng)注意:X軸與Z軸互換,即使型號相同,進口設(shè)備也可能因為負(fù)載不同、參數(shù)不同而產(chǎn)生問題。當(dāng)然,如果是國產(chǎn)設(shè)備,通常不會針對使用情況調(diào)整伺服參數(shù),一般不會有問題。但應(yīng)注意X軸與Z軸電機功率轉(zhuǎn)矩是否相同、電機絲桿是否直聯(lián)以及電子齒輪減速比方面事宜。關(guān)于交流伺服電機的幾個問題:
問(A):交流同步伺服、交流異步伺服的額定轉(zhuǎn)速與極數(shù)是否有關(guān)?n1=60f/2p?額定轉(zhuǎn)速以下輸出恒轉(zhuǎn)矩,額定轉(zhuǎn)速以上恒功率,那么額定轉(zhuǎn)速的界定是由電機本身的機械決定還是驅(qū)動器來決定?
有關(guān),同步轉(zhuǎn)速n1=60f/2p,異步機還有滑差s,n=(1-s)n1,同步機n=n1,2p為極對數(shù)??刂浦腥醮潘俣鹊慕缍ㄊ怯沈?qū)動器判斷的。
額定轉(zhuǎn)速可以由幾個方面決定:同步伺服的反電勢高低、電機鐵心材料允許的驅(qū)動電流交變頻率、額定轉(zhuǎn)矩下電機的最大功率、最高溫升等,最主要還是反電勢;異步電機主要受材料允許的最高頻率以及極對數(shù)限制。額定轉(zhuǎn)速的界定由電機本身的機械和電器特性來決定。
問(B):交、直流伺服的區(qū)分是否取決于驅(qū)動器與電機間的電流或電壓的形式?但直流無刷伺服的電流方向也變化?是否可以理解為交流?交流伺服是否是以直流無刷伺服的原理為基礎(chǔ)演變的?
答:交流伺服通常指以正弦波驅(qū)動方式的伺服,無刷驅(qū)動相當(dāng)于整流子數(shù)為6(7)的有刷直流電機的控制精度,一般低速特性較差。商業(yè)上也有稱他為交流伺服,僅因為他甩掉了電刷,但特性恐怕比好的交流伺服、直流伺服有差距,10000倍的調(diào)速比無刷電機絕難達到。
直流無刷馬達其實是自控式永磁同步馬達的一種,不過是矩形波供電,而通常說的永磁同步馬達是正弦波供電的。之所以說是“直流電機”,主要考慮到無刷馬達的控制器相當(dāng)于直流有刷馬達的電刷和換向器,實現(xiàn)“電子換向”,從直流母線側(cè)看相當(dāng)于直流電機。
直流伺服用于直流電機,不是直流無刷電機;直流無刷電機與交流伺服電機其實是一回事,就是交流同步電機(交流永磁同步伺服電機)。問(C):電機的極對數(shù)?
答:n1=60*f/2p
p一般表示電機的極對數(shù)數(shù),2p是極數(shù)。
1對極包括N極和S極,極數(shù)當(dāng)然是極對數(shù)的兩倍。
同步電機機械轉(zhuǎn)速=60*運行頻率/極對數(shù);
異步電機機械轉(zhuǎn)速=60*運行頻率*(1-滑差率)/極對數(shù)










