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浅谈伺服电机三环控制系统调节方法(上)

浅谈伺服电机三环控制系统调节方法(上)

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  • 发布时间:2019-07-10 12:01
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浅谈伺服电机三环控制系统调节方法(上)

【概要描述】

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导读: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 。想知道的就是这三种控制方式具体根据什么来选择的? 速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。

随着工业自动化程度的不断提高,伺服控制技术、电力电子技术和微电子技术的快速发展,伺服运动与控制技术也在不断走向成熟,电机运动控制平台作为一种高性能的测试方式已经被广泛应用,人们对伺服性能的要求也在不断提高。

如何选择控制方式?

具体采用什么控制方式要根据客户的要求以及满足何种运动功能来选择。

如果您对电机的速度、位置都没有要求,只要输出一个恒转矩,当然是用转矩模式。

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。

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。

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。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;如果有更好的上位控制器,还可以用转矩方式控制,把速度环也从驱动器上移开,这一般只是高端专用控制器才能这么做。

一般说驱动器控制的好坏,有个比较直观的比较方式,叫响应带宽。当转矩控制或速度控制时,通过脉冲发生器给它一个方波信号,使电机不断的正转、反转,不断的调高频率,示波器上显示的是个扫频信号,当包络线的顶点到达最高值的70.7%时,表示已经失步,此时频率的高低,就能说明控制的好坏了,一般电流环能做到1000HZ以上,而速度环只能做到几十赫兹。

一、三环控制原理

1、首先是电流环,此环完全在伺服驱动器内部进行,通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流,负反馈给电流的设定进行PID调节,从而达到输出电流尽量接近等于设定电流,电流环就是控制电机转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算最小,动态响应最快。

2、第二环是速度环,通过检测的伺服电机编码器的信号来进行负反馈 PID 调节,它的环内 PID 输出直接就是电流环的设定,所以速度环控制时就包合了速皮环和电流环,换句话说任何棋式都必须使用电流环,电流环是控制的跟本,在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流(转矩)的控制以达到对速度和位置的相应控制。

1、第三环是位置环,它是最外环,可认在驱动器和伺服电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建,要根据实际情况来定。由于位置控制环内部输出就是速度环的设定,位置控制模式下系统进行了所有 3 个环的运算,此时的系统运算量最大,动态响应速度也最慢。

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