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所谓伺服控制指对物体运动的位置
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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。* n% j# h- C% R H. E
* z% w* ?/ E+ [" K8 x伺服系统,大致上可分为下列几项: c9 m7 v) k; y, N( a5 E0 s
1 _0 T2 `" L8 l, D( |- K1、指令部分:动作指令信号的输出装置
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) L1 H3 `0 M# I; O2、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4 o: x" K' m0 w( ?) D
# n8 Z- M0 t& s4 L1 d1 x$ [' p3、反馈部分:检测执行结构或者负载状态的装置% b% s2 d+ [ _- h% j9 I5 d
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伺服内部结构:
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控制方式
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' b& ^' K: j: q5 B( {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。$ @0 z" k9 |* @) o* [" ]+ U' [; R o3 G
9 x. o. w+ ~8 ^0 p2 g1、速度控制4 k8 M# ~" ~) u% J4 T) l0 `( q
t' u0 @# }+ _3 N1 G- K! J" E) A速度环框图
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- K" ^( J. m8 y4 j/ i1)速度制即电机按照给定的速度指令进行运转。
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6 b- W$ u0 k8 A: O: o/ \8 {* z2)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。
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7 C: h8 W! H* m3)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)。
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注意事项
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( f8 g: K: v/ ?" Z/ B1)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。
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1 c7 y" |$ [1 i0 h, m8 v! X2)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。1 M6 S& u1 o! }
9 u& }0 U% F% B- r9 Q3)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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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。; b j, q6 C% Y2 ~. k$ N
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2、转矩控制
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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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; F! b9 l! o( n1 D8 G4 O% d, m: r2)常使用于张力控制等场合- B: e6 k; h2 k
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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。) D5 r0 d; |: m( E& W8 [6 [3 y% S
( b2 E% d V) l* {, z+ S4)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%。6 [5 S) C( n) y3 p7 E4 p
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注意事项
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. G! K, f6 l! k8 I9 j1)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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% L2 G( g# v9 L( ^! a+ r. 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。
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* q3 T: j. ]( b4 x; r8 R& C3、位置控制
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d) W( b% l8 Y' u位置环框图: O$ \! S. [& L3 y6 t
& Q" Z' j, B1 c4 U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。1 L- S" W, W& y9 Y; O5 c0 f; P4 q
: _ G% u9 T8 Y; v8 }$ A注意事项3 S& s- K7 S, p/ }+ r' o% E
8 ~7 Z8 q( Q u7 d" |( X; q! A* z( c1、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。9 K" s+ }' w; @* k" g8 F* n+ O
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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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- G- o1 C0 o& j" U3、点位控制中,1CN可以不接任何输入、输岀即可实现。
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" B( b" q5 U5 i* j0 V: ]7 ^1 f4、目前只能顺序换步。
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三种控制方式对比:7 r( W6 W8 y1 M9 a* k& q8 w
6 [/ u' w' I+ S7 @+ u# s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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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。, d8 \" r3 [ V! p
9 L, i9 _+ x! A# @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。# D+ M% U2 v. p7 j& c
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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);
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