一、伺服电机的脉冲控制方式
使用脉冲控制来实现电机定位,是***常见的应用方式,其控制方式简单,易于理解。脉冲数量确定电机的位移,脉冲频率确定电机的速度。
(1)驱动器接收两路(A相、B相)高速脉冲,通过两路脉冲的相位差,确定电机的旋转方向。当B相比A相快90度,为正转。当B相比A相慢90度,则为反转。这样的控制方式也称为差分控制。在一些干扰性较强的应用场景,优先选用该方式。但这种方式一个电机轴需要占用两路高速脉冲端口,对高速脉冲口紧张的情况,可能会不适用。
(2)一路脉冲处于输出状态时,另一路处于无效状态。一路输出为正方向运行,另一路为负方向运行。这种方式一个电机轴也需要占用两路高速脉冲端口。
(3)给驱动器一路脉冲信号,电机正反向运行由一路方向IO信号确定。这种控制时,高速脉冲口资源占用***少。在一般小型系统中,可以优先选用这种方式。
二、伺服电机的模拟量控制方式
在利用伺服电机实现速度控制的应用中,可以使用模拟量来实现电机的速度控制,模拟量的值决定了伺服电机的运行速度。模拟量可以使用电流或电压信号。选用电压作为控制信号时,在环境复杂下,电压容易被干扰,造成控制不稳定。使用电流信号控制时,电流信号抗干扰能力强,可以使用在复杂的场景。
三、伺服电机的通信控制方式
采用通信控制伺服驱动器常见的方式有Profinet、CAN、EtherCAT、Modbus、Profibus。使用通信方式对电机进行控制,是目前一些复杂、大系统应用场景***的控制方式。在这种方式下,系统的大小、电机轴的多少都易于裁剪,没有复杂的控制接线。搭建系统具有极高的灵活性。
位置、速度、转矩
位置控制模式一般通过外部输入的脉冲频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定电机转动的角度(运行距离),也可以通过通信的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,所一般应用于定位装置,数控机床、印刷机械等等。
速度控制模式通过模拟量或脉冲频率的输入都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID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机反馈以做运算用。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***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。
转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址赋值来设定电机轴对外输出转矩的大小,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。转矩模式主要应用在对材质受力有严格要求的缠绕和放卷装置中,转矩的设定要根据缠绕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。
伺服一般为三个环控制,所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。***内的PID环就是电流环,此环完全在伺服驱动器内部进行,通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流,负反馈给电流的设定进行PID调节,从而达到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,所以在转矩模式下驱动器的运算***小,动态响应***快。
速度环,通过检测电机编码器的信号来进行负反馈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,换句话说任何模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行电流(转矩)的控制以达到对速度和位置的相应控制。
第3环是位置环,它是***外环,可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或***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,位置控制模式下系统进行了所有3个环的运算,此时的系统运算量***大,动态响应速度也***慢。
本文摘自:网络 时间:2022-09-01