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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
5 |2 h4 }, N) V5 ]/ a" S3 ^

; a$ r9 ]* C, G, k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。
+ {3 Q; S& j' f' [' \1 @, O

" M! ?7 s* Z) O: K: Q; a2 G) @伺服系统,大致上可分为下列几项:' [/ ^+ O8 k0 l( F- }& v
: B4 a# t% I- t  |1 |- t
1、指令部分:动作指令信号的输出装置
' O$ _( _  ?; w0 F
" }+ o+ I( u) d* I
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
5 n2 C5 Y. p' q' o( Q, d! r' C5 k9 K
9 v' X% @' i8 a7 S
3、反馈部分:检测执行结构或者负载状态的装置
3 H1 K0 ~& Y- X3 Y3 R

- n0 X$ M  r. X伺服内部结构:5 X0 ~& S! P& M4 e

' d) Y0 p( h  T6 q1 [控制方式- p: J6 r$ t) ^

) I6 z+ S3 P: P0 w. \1 w9 V4 f* Y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。
, H5 e  ?, s$ u- D0 I/ r6 V; ?
% [! ^3 e5 g% Y4 J. [4 a
1、速度控制; U7 |( t- A" w! M2 I5 D
& H5 v# g- W- J- O" C1 A# M7 V
速度环框图
6 @( p5 Q" B0 S, h  N: A6 s% O
) l7 O- f6 b1 H' ]
1)速度制即电机按照给定的速度指令进行运转。* ~1 n5 p" Y4 q% N" D
/ Y9 N6 P" O0 Y8 b$ K& |: U
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。
* _8 R. F$ n. C) O

$ w+ s" v$ D, z2 U# t3 y/ c3)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)。4 L& Q6 t+ W0 A# _8 G$ B

* ]2 ~' B7 J! L% c8 d注意事项6 Q# R- R' A* l5 p# ^

+ H# [/ i. F2 B* X5 d6 c1)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。
# V3 v* z+ U, V6 G; [

; E$ T4 z$ A" B% r' U2)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。
8 y- {5 e! v2 m8 C8 v: |0 i; [

& a' H$ l* Y+ m4 N4 A3)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。
' I; K8 i" h2 j# G1 U9 ]

+ R: G( u7 J# O  O" ?- F4)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。
, `8 o, X  P( f5 j" l% I2 {# C
: _" L; U  W( Z* C
2、转矩控制
& J# Q7 X/ e& n' y  E4 ^) [1 y

+ d7 H- o$ B% @2 u; G* ^  f1)非速度控制,控制输岀的转矩即为典型转矩控制。
0 [; w4 S9 u) {: S

+ g; S$ k7 w# O3 f8 m2)常使用于张力控制等场合' z5 _1 j# r2 w* ]1 x

) s. h7 [' ~9 V3)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。
+ b" L4 Z9 [( d% t. Z# h/ T

/ t3 D4 L2 a, f0 W0 O7 `7 g4)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%。
1 k2 I0 r% b, J* @; {- g8 ^1 K8 }  y3 V: A
注意事项% |) d, P! a! \2 K% E1 h  |

+ g8 y$ {2 ~( d; e1 q7 z: Z1)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。0 O' u/ _  \, y( C( Y0 }
& x* |# G" U& `3 `
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。! I' c7 v5 Y' Q( M3 P

( E0 u; z* i% q8 |9 N8 y3、位置控制( M6 ]6 X8 Q. @. y( O0 g

* h( }9 j& a2 U' z5 N0 O6 z位置环框图
& L8 T; J! p* Z3 s

! _: [- u9 \5 u7 q6 `' P, c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。
  t& L; E4 {6 U% s, L% n6 U& d% h6 G
) V& R. e" t$ ^( f' V$ Y7 I6 c
注意事项
1 E8 \: a0 u( N& {
8 D0 t- S+ J: z" v) T+ _2 P
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。6 t8 [1 p1 o9 Z4 X$ ?" G, M+ V

' L" S) q( M. [4 D0 X8 @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。8 `  C" D' P- Y0 `) F6 S
, `1 X3 }: @1 S6 L* p5 n
3、点位控制中,1CN可以不接任何输入、输岀即可实现。, D. i3 U; P3 O) y, O
- B' G3 w! F  A# N
4、目前只能顺序换步。1 R3 u; c3 q8 l3 w8 c8 k
3 y, s& P8 S: K" v! S; O+ ]$ b
三种控制方式对比:
2 U# ]( f5 Q$ U4 T. Y2 n$ x" w* q1 K0 P7 J  I5 G# v/ W* z
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。
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2 A8 x! }+ s! Z: x6 ?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。+ o; F1 U: r% [# w9 g" n7 c, Z. \; E

5 l$ m4 m$ y3 Z! l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。
; c+ W7 [7 k7 g! A1 k6 y
4 _( s; h- z, S0 ^
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);" ^! f5 v1 M' b: u) F' R

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