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    伺服系统的控制方式与控制环

    分类:
    新闻资讯
    作者:
    来源:
    发布时间:
    2018/11/14
    【摘要】:
    伺服系统又称随动系统,是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。今天,让我们一起来详细了解伺服控制的3个控制方式和3个环控制。
          伺服系统又称随动系统,是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。今天,让我们一起来详细了解伺服控制的3个控制方式和3个环控制
     
     

    伺服系统组成(自上而下)

    控制器:PLC,变频器,运动控制卡等其他控制设备,也称为上位机;

    伺服驱动器:沟通上位机和伺服亚博app官方下载安卓,作用类似于变频器作用于普通交流马达。

    伺服亚博app官方下载安卓:执行设备,接受来自驱动器的控制信号;

    机械设备:将伺服亚博app官方下载安卓的圆周运动(或直线亚博app官方下载安卓的直线运动)转换成所需要的运动形式;

    各类传感器和继电器:检测工业控制环境下的各种信号送给上位机或驱动器做为某些动作的判断标准。


    2 伺服控制方式

    三种控制方式:速度控制方式,转矩控制方式,位置控制方式。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。

    ▶如果对亚博app官方下载安卓的速度、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,用速度或位置模式比较好。

    ▶如果上位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,需要实时对亚博app官方下载安卓进行调整。如果控制器本身的运算速度很慢(比如PLC),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。

    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亚博app官方下载安卓轴对外的输出转矩的大小,具体表现为:

    例如10V对应10N.m,当外部模拟量为6V时亚博app官方下载安卓轴输出为6N.m:外部负载<6N.m时,亚博app官方下载安卓正转,外部负载=6N.m时亚博app官方下载安卓不转,外部负载>6N.m时亚博app官方下载安卓反转。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。

         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,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。

    3.速度控制

        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PID控制时速度模式也可以进行定位,但必须把亚博app官方下载安卓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,此时的亚博app官方下载安卓轴端的编码器只检测亚博app官方下载安卓转速,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。

    3  伺服控制方式

     

    伺服亚博app官方下载安卓一般为三个环控制,所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统

    最内的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亚博app官方下载安卓的各相的输出电流,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,电流环就是控制亚博app官方下载安卓转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算最小,动态响应最快。

    第2环是速度环,通过检测的亚博app官方下载安卓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,它是最外环,可以在驱动器和亚博app官方下载安卓编码器间构建也可以在外部控制器和亚博app官方下载安卓编码器或最终负载间构建,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,位置控制模式下系统进行了所有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。

     
     
     

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