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所谓伺服控制指对物体运动的位置
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3 q+ W( @/ M3 }; Z/ t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。$ T1 o" n6 m% a7 ]2 N
O& x# X* w/ [- m
伺服系统,大致上可分为下列几项:
3 B/ `4 x8 V0 K7 N5 v9 G# g4 Z4 W/ V! |# s( w# N& F
1、指令部分:动作指令信号的输出装置
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* T3 ^/ q6 [# m: @8 X! ^/ V; }7 B2、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/ V/ T, Z5 ]5 G% K
# ^8 J6 V- q1 ^6 f! g6 T. R' n3、反馈部分:检测执行结构或者负载状态的装置
: e, [( C: m: N( c B5 W5 D8 T( E4 v7 d3 }; z
伺服内部结构:
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0 Z* t; i3 g) E( [控制方式
0 ~( O, R X0 b, C0 P% ]6 `, q& L& u& ]
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。
D) v+ S3 e' e. i O5 A9 ~4 e
- z# Z. g, p- U; L1、速度控制
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' C' ?8 q! @# f8 o4 E速度环框图) E0 e0 i; K: z) ?2 Z. K
# `& g; l% z: Q+ x: T. A- \% N1)速度制即电机按照给定的速度指令进行运转。
7 I5 B, K( z- d9 Q) |' A# T( w3 ~+ F( |$ X; p t
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。
& L9 L' c* B2 y' r4 ~* s7 u3 }" _3 g( [9 T' m: @& v6 {+ @0 y+ [
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)。 G$ e, d) O8 x2 K* s# A- l
% V- v( m/ N: T$ |0 I注意事项
0 F, g/ r" q% l0 n6 F9 w
9 s, P1 a) j8 t8 n1)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。
8 L9 T! O& }1 g' E5 M1 h0 [3 [ m4 D9 v+ ~0 N% |2 {( @- U
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。
8 Q$ K T5 L' v* u) ~) M
5 n/ p0 m! o( `4 L& x0 g' X3)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。
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0 M( P/ e6 D; X. H+ |" F% X( |2 m9 b9 \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。
' p$ g/ j. F. v% z
% K. H1 S/ T: D9 \, T2、转矩控制3 r* b$ r! w7 ^- H" W# s! z& v% }
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1)非速度控制,控制输岀的转矩即为典型转矩控制。
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q' y& g8 Q: [1 t* H! Z2 ]2)常使用于张力控制等场合8 ^) q# h4 r! R
4 T# }6 w0 ?9 f( I5 l1 S. T( ]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。
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% l1 S0 Y( ^( M. k% P; e9 e2 |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%。
, J) |- v, S6 q
- \9 v7 `; o6 _* o8 U, i% G. \8 i注意事项2 V& Z$ a: r6 I( G% c0 S
- b* i {# @* ~. O* i1)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。
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* x8 b( q& f# o" ]$ o# [& C: @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。6 {5 O- @0 ~, O0 {3 z
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3、位置控制4 a, n6 ~3 w% c
. M4 Z0 }0 p+ {" O9 a$ W& {5 C1 S* W
位置环框图
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5 V) a9 L9 |7 s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。
, A0 Q$ |; b5 Q% \5 p K4 l, s. [" w1 O& U& }* E
注意事项4 F' T' Z- L0 I2 G* i$ x- t
1 |/ S. w/ e4 B, l! I3 r' O: O! Y
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。. c, h9 \5 h; ] j/ _, D. `
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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。
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3、点位控制中,1CN可以不接任何输入、输岀即可实现。% h- ]# j& J7 ^! b1 c/ q% j9 W/ f
7 H' W( m3 j0 n2 h: [
4、目前只能顺序换步。
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" T% h0 Z) C; A! a三种控制方式对比:
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9 i# H: {! c3 [) e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。% t/ c- e; k& y9 j( c' Z( ?
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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。* q2 S3 d/ q$ |1 d1 R5 M6 X+ W4 g
# [ a' Y% j6 U/ ~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。
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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);+ n) E) o# Y0 E) u% B
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