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伺服电机的控制方式简述

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  • 发布时间:2016/3/30 16:35:56
  • 作者:量值溯源

  一般伺服电机都有三种控制方式,即:速度控制方式,转矩控制方式和位置控制方式,其中速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的,而位置控制是通过发脉冲来控制的。本文详细介绍伺服电机的控制方式。

伺服电机控制方式

  一般伺服电机主要有三种控制方式,即速度控制方式,转矩控制方式和位置控制方式,下面分别对每种控制方式进行详细说明。

01速度控制方式

  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,在有上位机控制装置的外环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。速度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。

02转矩控制方式

  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电机轴对外的输出转矩的大小,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。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定力矩的大小,也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,例如绕线装置或拉光纤设备。

03位置控制方式

  位置控制方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,也有些伺服驱动器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,应用领域如数控机床、印刷机械等等。

控制方式的选择

  如何选择伺服电机的控制方式呢? 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。

  如果您对电机的速度、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,用转矩模式不太方便,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。

  如果对运动中的动态性能有比较高的要求时,需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢(比如PLC,或低端运动控制器),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(比如大部分中高端运动控制器);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,而且,这时完全不需要使用伺服电机。