所謂伺服控制指對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的位置

伺服控制,即為滿(mǎn)足某種目的,對(duì)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)和對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制的人類(lèi)活動(dòng)。所謂伺服控制指對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的位置、速度及加速度等變化量的有效控制。這種控制已在各領(lǐng)域得到普及。

伺服系統(tǒng),大致上可分為下列幾項(xiàng):

1、指令部分:動(dòng)作指令信號(hào)的輸出裝置

2、驅(qū)動(dòng)部分:接收指令部分的輸出,并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(比如電機(jī))動(dòng)作的裝置

3、反饋部分:檢測(cè)執(zhí)行結(jié)構(gòu)或者負(fù)載狀態(tài)的裝置

伺服內(nèi)部結(jié)構(gòu):

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。

1、速度控制

速度環(huán)框圖

1)速度制即電機(jī)按照給定的速度指令進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。

2)速度控制的應(yīng)用場(chǎng)合相當(dāng)廣涇用場(chǎng)合有:需要快速響座的連續(xù)調(diào)速系統(tǒng);由上位閉環(huán)的定位系統(tǒng);需要多欄速度進(jìn)行快速切換的系統(tǒng)。

3)通常伺服的速度給定為模擬量,即模擬量幅值的大小決定了給定速度的大小,正負(fù)決定電機(jī)應(yīng)關(guān)系取決于速度指令增益(Pn300)。

注意事項(xiàng)

1)速度環(huán)增益Pn102,通常是設(shè)定高一些以使得整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)快一些,電機(jī)剛性也會(huì)增強(qiáng)。但是增益大了可能導(dǎo)致系統(tǒng)振動(dòng)。一般負(fù)載慣量大的場(chǎng)合該參數(shù)設(shè)得大一些。

2)速度環(huán)積分時(shí)間Pn103,它的作用是消除靜差,數(shù)值設(shè)得越大響應(yīng)越慢,到達(dá)指令時(shí)間越長(zhǎng)。通常負(fù)載慣量越大,積分時(shí)間應(yīng)設(shè)定得越大。

3)上位機(jī)作閉環(huán)時(shí),應(yīng)盡量不要設(shè)置軟起動(dòng)減速時(shí)間參數(shù)Pn306、Pn307。

4)若沒(méi)有上位機(jī)作閉環(huán),希望通過(guò)模擬量來(lái)使得電機(jī)完全停止,則必須采用零鉗位或比例控制。

2、轉(zhuǎn)矩控制

1)非速度控制,控制輸岀的轉(zhuǎn)矩即為典型轉(zhuǎn)矩控制。

2)常使用于張力控制等場(chǎng)合

3)輸入為模擬量,模擬量大小與轉(zhuǎn)矩大小的關(guān)系取決于轉(zhuǎn)矩指令增益。

4)舉例:假定用戶(hù)設(shè)定Pn400是100,則表明若輸入10ν的模擬量時(shí)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到其額定轉(zhuǎn)矩的100%。

注意事項(xiàng)

1)轉(zhuǎn)矩控制首先應(yīng)注意限制電機(jī)轉(zhuǎn)速,電機(jī)轉(zhuǎn)速可以用模擬量進(jìn)行限制,也可以通過(guò)設(shè)置參數(shù)來(lái)限制轉(zhuǎn)速。

2)轉(zhuǎn)矩指令增益Pn400數(shù)值設(shè)定越小,相同模擬量對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩越大。

3、位置控制

位置環(huán)框圖

位置控制普遍應(yīng)用在各種定位場(chǎng)合,可以直接替換各種步進(jìn)傳動(dòng)系統(tǒng)。一般情況下伺服通過(guò)接受脈沖來(lái)進(jìn)行位置控制,脈沖的個(gè)數(shù)決定了位置,脈沖的頻率決定了電機(jī)運(yùn)行的速度。

注意事項(xiàng)

1、每一個(gè)點(diǎn)位的位移由兩個(gè)參數(shù)組成,實(shí)際編程的位移是由兩個(gè)參數(shù)的代數(shù)和組成,注意兩個(gè)參數(shù)的單位。

2、注意搜索參考點(diǎn)的速度,若速度過(guò)大可以設(shè)定軟起動(dòng)加減速,以減小對(duì)機(jī)械的沖擊。

3、點(diǎn)位控制中,1CN可以不接任何輸入、輸岀即可實(shí)現(xiàn)。

4、目前只能順序換步。

三種控制方式對(duì)比:

如果對(duì)電機(jī)的速度、位置都沒(méi)有要求,只要輸出一個(gè)恒轉(zhuǎn)矩,當(dāng)然是用轉(zhuǎn)矩模式。

如果對(duì)位置和速度有一定的精度要求,而對(duì)實(shí)時(shí)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(huì)好一點(diǎn)。如果本身要求不是很高,或者,基本沒(méi)有實(shí)時(shí)性的要求,用位置控制方式對(duì)上位控制器沒(méi)有很高的要求。

就伺服驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)速度來(lái)看,轉(zhuǎn)矩模式運(yùn)算量最小,驅(qū)動(dòng)器對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)最快;位置模式運(yùn)算量最大,驅(qū)動(dòng)器對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)最慢。

對(duì)運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)態(tài)性能有比較高的要求時(shí),需要實(shí)時(shí)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整。那么如果控制器本身的運(yùn)算速度很慢(比如PLC,或低端運(yùn)動(dòng)控制器),就用位置方式控制。如果控制器運(yùn)算速度比較快,可以用速度方式,把位置環(huán)從驅(qū)動(dòng)器移到控制器上,減少驅(qū)動(dòng)器的工作量,提高效率(比如大部分中高端運(yùn)動(dòng)控制器);