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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
7 U, b% `2 T. a" j& }' x
- }. K* p+ H1 ^& I! |
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。
0 t5 Q  z( e" C/ Y
0 K/ V* t" k) {5 N
伺服系统,大致上可分为下列几项:
0 [1 A: u; l2 [9 a; X! a9 h2 N
8 q" c9 I$ D3 I$ J) R: c1、指令部分:动作指令信号的输出装置. `. N( J: g9 R5 o
. g8 C3 h- l3 m4 m; v' F  x
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1 Q1 w% i6 u& K; f

. s2 G3 B: a2 h) \3 `; C9 B% W3、反馈部分:检测执行结构或者负载状态的装置  x. T  d. o3 g! ~0 g

  m# H. s1 y+ @8 _5 u伺服内部结构:0 x6 H3 i4 c* `6 f
4 Z8 g! O+ v; F: B4 E# n5 R5 f( L
控制方式
) M# h1 N' q9 e( ]/ _
% K- b1 y6 }$ n0 o/ i: ~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。
6 q; r$ I# h: R# `0 e8 \7 |

- n, A8 a( A: p1、速度控制
0 b0 T# y( I+ D4 J

! l! S. h6 w7 [速度环框图- z. X' s% y, w, F( j" d6 k

; k  R" I6 a' P1)速度制即电机按照给定的速度指令进行运转。0 c) `, s0 f' ^3 @. O

) }" k* Z+ ?% z  J% O2)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。6 D) \. [, }  Y/ C

  h) M9 T* }% f- Z; o3)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)。
% n! T' p( d. I7 w. z9 |
, N2 a. C# U- i, u$ y
注意事项. L2 g" {$ M+ }" N0 V2 M8 R! k
: A' H: G% w* e9 y- \0 U
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 G- _- Q  w! C  [" F! K6 ]
+ F, Y3 W3 ~. B) c! F4 U" M- c
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。) }- _9 N" {/ l# w# U

& M4 @) S( Q( o1 J3)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。
* Q. s; H9 e9 y9 b& l. O& N
* m' G# L( ^! }5 N5 Z
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。
6 E0 R6 @! a0 g6 E( w2 ~5 K

" A8 H: K! A- c" ?* ?+ s4 K/ W2、转矩控制; |% R/ v! a; m

( h$ O+ L( R8 b1 L7 R1)非速度控制,控制输岀的转矩即为典型转矩控制。
7 }' [8 w+ }$ M8 P6 A! Y

1 y5 M: R  m8 ?% W! f3 z9 V2)常使用于张力控制等场合
+ }2 T2 @0 n/ ^

7 [5 w4 S' l% q8 S3)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。( m! Q1 m3 X5 K: g
+ K& F& |1 o: `) O+ b& {# \
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%。5 M: O* N$ \/ h: b

' q2 J$ R' ~; k1 }3 J, P/ q注意事项
: @9 ?* w  N, q% m( P8 q+ O7 u

4 v8 m% J, M* o8 F1)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。3 D  _2 i  q4 m6 ]1 U6 y

* O1 @) A, U+ C9 N: t7 n+ _, H2)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。0 z' B: E8 F. _. W0 |" _# j$ d
4 M, [8 K/ ^. g6 |0 N# Y
3、位置控制
. t! o# N; o/ s4 ?/ d3 a

* `6 ^7 Z5 r3 _/ f' T2 }位置环框图6 l9 \3 {$ D% @! [, H
% `' X. o6 ~# u; h
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。3 ?8 n, a* ?8 H$ r/ G3 B
$ [, G' @6 r8 o
注意事项! {4 _# T; p% u. q

4 z% F. P6 N6 C* B. ?  v) K0 w( D3 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。% G$ F/ P" v7 ?- U

7 f# P/ ]1 J8 D2 i0 J2、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。
5 c* V1 p7 P: i5 Q6 Q; s0 n, ?3 g$ d0 F3 v$ R" W2 K8 D' C) K
3、点位控制中,1CN可以不接任何输入、输岀即可实现。# I8 e6 K# K8 ^
. ]" J% S% j, l( Q
4、目前只能顺序换步。+ ]$ W$ B" `" Z1 T

% G8 ^6 d- I# y( a1 _三种控制方式对比:0 q8 j' _6 e" M% l% X2 q2 m( k2 [

% I# S4 b$ A9 g: j. _! K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。3 [( n# c- o3 r  X+ i5 V! [

4 ?0 U* @: y+ D' z8 S  K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。
. j2 h0 d/ `+ z* n+ A$ ^9 z" V7 D- Y$ y! b7 C* G
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。
& V8 d' Y0 ?  U' w) B

) [  p* q; j2 R5 q, g% {0 _* r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);0 K7 y4 g  k1 H% x) r. d
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