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伺服系统的三种控制方式对比你知道吗?

发表时间:2019-11-26 文章出处:手机网投人气:-

伺服控制,即为满足某种目的,对产生的运动和对物体的运动进行控制的人类活动。所谓伺服控制指对物体运动的


位置、速度及加速度等变化量的有效控制。这种控制已在各领域得到普及。伺服控制系统则指的是用来精确地跟随


或复现某个过程的反馈控制系统。


一、伺服系统的分类

 

伺服系统大致上可分为下列几项:

 

1、指令部分:动作指令信号的输出装置;

 

2、驱动部分:接收指令部分的输出,并驱动执行机构(比如电机)动作的装置;

 

3、反馈部分:检测执行结构或者负载状态的装置;

 

4、执行机构:接收驱动部分的输出信号产生转力矩、位置等状态。


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二、伺服内部结构

 

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三、控制方式

 

一般伺服都有三种控制方式:速度控制方式,转矩控制方式,位置控制方式。

 

1、速度控制

 

速度环框图:


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(1)速度制即电机按照给定的速度指令进行运转。

 

(2)速度控制的应用场合相当广泾用场合有:需要快速响座的连续调速系统;由上位闭环的定位系统;需要多栏速度进行快速切换的系统。

 

(3)通常伺服的速度给定为模拟量,即模拟量幅值的大小决定了给定速度的大小,正负决定电机应关系取决于速度指令增益(Pn300)。

 

注意事项:

 

(1)速度环增益Pn102,通常是设定高一些以使得整个系统响应快一些,电机刚性也会增强。但是增益大了可能导致系统振动。一般负载惯量大的场合该参数设得大一些。

 

(2)速度环积分时间Pn103,它的作用是消除静差,数值设得越大响应越慢,到达指令时间越长。通常负载惯量越大,积分时间应设定得越大。

 

(3)上位机作闭环时,应尽量不要设置软起动减速时间参数Pn306、Pn307。

 

(4)若没有上位机作闭环,希望通过模拟量来使得电机完全停止,则必须采用零钳位或比例控制。

 

(5)用上位机作位置闭环时,模拟量不能自动调零。

 

2、转矩控制

 

(1)非速度控制,控制输岀的转矩即为典型转矩控制。

 

(2)常使用于张力控制等场合

 

(3)输入为模拟量,模拟量大小与转矩大小的关系取决于转矩指令增益。

 

(4)举例:假定用户设定Pn400是100,则表明若输入10ν的模拟量时电机输出转矩可以达到其额定转矩的100%。

 

注意事项:


(1)转矩控制首先应注意限制电机转速,电机转速可以用模拟量进行限制,也可以通过设置参数来限制转速。

 

(2)转矩指令增益Pn400数值设定越小,相同模拟量对应的转矩越大。

 

3、位置控制

 

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位置控制普遍应用在各种定位场合,可以直接替换各种步进传动系统。一般情况下伺服通过接受脉冲来进行位置控制,脉冲的个数决定了位置,脉冲的频率决定了电机运行的速度。一个脉冲对应的位置当量,取决于机械结构和电子齿轮。

 

注意事项:


(1)每一个点位的位移由两个参数组成,实际编程的位移是由两个参数的代数和组成,注意两个参数的单位。

 

(2)注意搜索参考点的速度,若速度过大可以设定软起动加减速,以减小对机械的冲击。


(3)点位控制中,1CN可以不接任何输入、输岀即可实现。


(4)目前只能顺序换步。


(5)用户可以通过触摸屏和伺服通过 Modbus协议进行通讯,进而可以通过触摸屏修改位置、速度等。



四、三种控制方式对比

 

(1)如果对电机的速度、位置都没有要求,只要输出一个恒转矩,当然是用转矩模式。

 

(2)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。

 

(3)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。

 

4)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,这一般只是高端专用控制器才能这么干,而且,这时完全不需要使用伺服电机。

 


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