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所谓伺服控制指对物体运动的位置

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发表于 2022-5-8 14:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
所谓伺服控制指对物体运动的位置
6 K% A" X7 g* ?, z  A, J

& t/ m) ^( W5 l, L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。- b) U8 n# o( W1 X4 z$ H4 c

; m0 G' u. [3 d. U; g5 C伺服系统,大致上可分为下列几项:
: d& G4 b3 l( f4 n( n/ P3 Y3 g' }) Z- {, [
1、指令部分:动作指令信号的输出装置! x! D4 \6 \/ ?2 J  w
8 Z) N; o1 V/ o% m5 d
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0 c: Z1 y+ _6 r& e# |& z) \

1 ]9 c/ A6 T0 e. P. V! {( V: H& F3、反馈部分:检测执行结构或者负载状态的装置
3 T4 Q1 I2 A4 g( |% q. T
: U6 b0 p+ o% H
伺服内部结构:! j% b5 |4 B5 G; ^$ u9 e9 Y. J5 A! u

% }% e) y# {( _1 e. l控制方式/ Z) I7 D) ?. `, ^$ E" ]/ }

1 m3 @! q. m. I; `7 e7 \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。
" q  P- [0 D/ b

# s- i4 O. Z* e1、速度控制
  `) s/ E. z+ @+ s9 {' |5 |" e
# F2 Z. Z; u+ l$ E1 D  L# ]
速度环框图5 F" L7 e, C/ N/ {# P. N

) P! R6 I  J5 X# r' S/ l; ~1)速度制即电机按照给定的速度指令进行运转。
& q: e) W5 p' A: T. K: B" B9 Q  R% y2 L) X! Q) ]) m
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。
( I+ @/ d1 K4 A& j  P
' W5 t3 m) U2 t; z& M5 p9 M
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)。
3 [/ c8 @: O" @- I

: n6 F. ]; L9 k& R2 ^/ I注意事项
5 |) U; R; K' w  i- c+ d* J) |% X5 h

$ P0 ]) P! P9 E$ B; f# E1)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。
3 l/ b4 ?, e- S) G( [5 U* K
9 {) m; U7 x! y' g
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。
+ s, R+ [: Y# x; I! C
) k/ M4 A. y" V* c3 z/ N4 o
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。
2 N3 P! ~. S5 }6 r4 C
6 M9 a& F8 B+ g
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 m) V/ B8 T, W3 l

# U; D- o9 u9 y3 B; H' j2、转矩控制
% h# s# S$ G/ K( ^9 }( d  G
+ i% D) T) A$ ~8 P4 k* d4 N
1)非速度控制,控制输岀的转矩即为典型转矩控制。2 c% U3 ?4 U& G$ o2 f  o% P
3 x: R4 J, R0 ^5 s+ X$ x6 `
2)常使用于张力控制等场合9 k' w( `, L9 }* L- A5 t
4 J& q4 p5 v0 r
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。
6 U. p3 Y; J4 k; Z# w+ _- ]0 Z" R
$ f/ N1 q& t7 R8 ?5 ]
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%。. H; e/ ?6 j8 M/ q$ t. u. ]4 p& o
+ Y- A" r3 ?4 p( L& Z* n
注意事项
9 D7 ^2 ~* b* c( y4 S* k9 c
$ C; _8 u8 p& f% r5 l2 ?
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。
: ~+ H0 ]* u" f) J9 ^0 {

8 U! v, D4 v+ S7 V$ G* D2)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。
8 |$ U" ]+ M1 w# [* B  c+ q

+ Z7 S  ?0 ?# E1 L6 p4 o8 [# Z5 A, l; Z3、位置控制
6 Z- q; Z' C# n; L' e' S
. \) O9 s+ O9 a- i" {; }. Z5 f
位置环框图
' l; o0 I9 W0 b5 ?
6 L  ?3 j2 c) b5 J+ n0 k
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。: [' p. A, m) P; h

' v, U  j/ x4 t: l3 ^注意事项
& }( Z. K- O' u! E/ T$ q1 L' d( [: n. X

% b8 |! [# J. k0 s& N: s1、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。# a# Z0 j6 r+ i+ q
4 N5 E$ m: q- g4 z2 d5 p3 `
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。
/ c' G( E9 g6 ?' v, Q' {0 r
0 R$ G! B* n; W# Y4 K: B! Z- Q3、点位控制中,1CN可以不接任何输入、输岀即可实现。$ {. i: T2 Y. K0 D

6 H( j3 B4 i0 h6 A4、目前只能顺序换步。! [  H" i' R8 V$ d9 y" m" I# @
2 v* p9 }( L% J, z$ C
三种控制方式对比:
7 s# y- H, {/ b9 \5 u6 z
  H4 C) ?2 V9 q; k% ~9 C9 t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。; R; `; ^4 B1 e& Z, F; p& H
" [0 g0 ~3 S  G5 J2 d
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。
' g, }7 X8 e8 p
* L) f+ i9 ~: _( L4 O# C. X4 V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。: H$ C8 R2 I3 O0 X1 l4 p. W2 X) m" {

: ?( y- B( q7 G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);) ]8 f- T0 F" r" j' p

' i4 R% v1 F3 o1 M# M5 m
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