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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
) o5 W9 b8 V7 a" I0 H3 }6 ?  ]

* g( |$ U$ }& \7 ?( S1 N  H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。; y: P$ t- K9 j. a0 Z4 d
" P. e% _! r9 g0 {" b
伺服系统,大致上可分为下列几项:( E" H  H+ [' x% B" u" d
  F9 L% |! n# O/ A% _  }
1、指令部分:动作指令信号的输出装置
9 \! a! r! G4 \

4 P; R$ l9 b# X+ d+ C* R" e2、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$ L8 _* O- I9 P1 n

# M5 i: e2 i% T3 @: J0 `- O. L3、反馈部分:检测执行结构或者负载状态的装置
4 v+ e7 l- C; n; o
- E6 c  c; @; L5 {6 c/ W( v
伺服内部结构:4 f9 d1 o, B5 z$ s

6 h/ j+ G9 P! b. \9 y6 C控制方式
7 K! @+ a+ C* H6 @& j+ ]9 r# {7 W) R' A* g$ N
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! F# f( B" w- g

) u/ a6 W. Q% o* B+ q5 m1、速度控制
$ E/ I# `4 ]: g5 B0 H( Q+ j( `

, z8 t3 g! R- p( n+ q速度环框图
. ~  S9 N/ B8 B
. ^! J' R- ?/ I* Y+ G5 ]! f  x; N
1)速度制即电机按照给定的速度指令进行运转。
4 d/ V, G. t, z0 m& G  S
4 I/ Y( G4 y& X7 G' `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。
9 e/ I" `1 U! q7 P$ F! n& c
$ x  y& K6 O, ~( k0 B
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)。6 E* C$ E& B$ H8 l, S

+ m- k1 b0 U" F! W7 Q注意事项8 a3 ]" U, v+ a, }# [  \3 [

! R, p) x- i1 v9 C, F" 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。
6 @* f& Z2 S' b
# b3 }+ C/ }  b* C% ?9 M
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。; G+ ~; M* J; ^% h
3 S% e3 D6 E2 Q0 V( O, L
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。
4 n* _# `' h9 C8 _' A
) ^! d% y2 W+ y( f( q9 _7 T
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。
$ s3 |) k. a4 ~1 y( X. o/ f
9 Y; S7 v' e6 R% {8 h1 S
2、转矩控制3 A/ g1 G4 v0 @5 x+ x; I

; P5 J( w) J+ C$ E% H1)非速度控制,控制输岀的转矩即为典型转矩控制。7 H1 C3 X0 L, e. \' y7 r! B8 n

- I# ]" h: C: W6 [, o, Z/ K1 d$ I2)常使用于张力控制等场合
/ C; S2 R! `1 i: P8 x% q- E

. ~* _0 q8 ?' ?. p  a, x2 c6 n3 ]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。  [  M+ W* o& ?& o
$ ^3 Q. O$ ]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%。/ i& M/ L9 W! q* B- m
0 P" H  }4 r0 S  X, u) `
注意事项; T) D: V# l) K" n& {( ?

5 r% p4 \7 \9 B  d1)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。# g/ h- G: Y' j, o6 h

' Y* ]3 N* O  [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。
, S0 A% `3 S$ ^6 `' a
/ m  t  Z0 z6 z( a
3、位置控制! C% V9 J. U% ^1 \) y# ^# F( F

8 j! L* k$ m3 X  K) ~1 w位置环框图
& L: J' [  @4 W0 M

! \7 k5 @+ `9 c2 k& y9 G. N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。
- l4 \" l" t; \. M" F5 ]; t
* i5 N, j6 |# y' ~( B8 k
注意事项: q& ^& Q" |0 l9 m0 f. c

) q; P( h. A# I2 u; o1、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 J) w/ @+ ?8 H" H
) e0 [* k! j7 s2 S" G& ~* m
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。
/ L9 t& S: E. H$ }( u. O
$ |0 E9 X6 c1 M4 f( k3、点位控制中,1CN可以不接任何输入、输岀即可实现。
4 }" _4 ]. U0 e1 u8 d

3 L% B- [& Q, s+ m) ^/ q4、目前只能顺序换步。9 s: J) }- _9 w! ?3 A4 H6 x+ o5 @. Y

' Z& N- M2 \8 R三种控制方式对比:
( s5 u/ I/ \' g2 L; n
  H4 x7 g5 P& l# O4 p2 N& [8 F/ [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。2 t4 ^$ C% y% C8 E) n

7 L2 I5 C  p6 K% Z: h3 U3 ~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。
  X4 z8 P0 r( d4 i- |; e
* I- K& U8 m0 |' P2 i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。/ _9 U3 o  L3 b  X6 R) P& b* @- s

: `2 `7 C( Y5 M; w2 w% ^& }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);
7 I2 }. N0 q8 `4 J9 P4 G3 @2 I, r) p) D0 i6 i8 n( A: N& \
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