所谓伺服控制指对物体运动的位置
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。
伺服系统,大致上可分为下列几项:
1、指令部分:动作指令信号的输出装置
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
3、反馈部分:检测执行结构或者负载状态的装置
伺服内部结构:
控制方式
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。
1、速度控制
速度环框图
1)速度制即电机按照给定的速度指令进行运转。
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。
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)。
注意事项
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)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。
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)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。
2、转矩控制
1)非速度控制,控制输岀的转矩即为典型转矩控制。
2)常使用于张力控制等场合
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。
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%。
注意事项
1)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。
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。
3、位置控制
位置环框图
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。
注意事项
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。
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。
3、点位控制中,1CN可以不接任何输入、输岀即可实现。
4、目前只能顺序换步。
三种控制方式对比:
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。
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。
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。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);
