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伺服电机驱动器的结构 伺服电机应用

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电机网管理员 发表于 2020-6-4 16:13:00 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
伺服电机是一种补助马达加速的设备,伺服机电控制速度、位置非常准确.伺服机电就是闭环控制器控制的电机,比普通电机多个编码器反馈,能够根据给定和反馈来计算输出目标值,控制电机的运动速度及位移的机械.通常伺服机电的控制方法有:  伺服电机一般为三个环控制,所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。内的PID环就是电流环,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,动态响应快。  第2环是位置环,它是外环,可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或终负载间构建,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,此时的系统运算量大,伺服电机厂家动态响应速度也慢.  第3环是速度环,通过检测的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含了速度环和电流环,换句话说任何模式都必须使用电流环,电流环是控制的根本,在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流的控制以达到对速度和位置的相应控制。1、速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加整个系统的定位精度。2.转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为例如10V对应5Nm的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转,外部负载等于2.5Nm时电机不转,大于2.5Nm时电机反转。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中,例如饶线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。3、位置控制:位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,伺服电机厂家通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。
        机床的进给伺服驱动器,包括速度控制环和位置控制环。进给伺服驱动器完成机床各坐标的进给运动,具有定位和轮廓跟,踪功能,是机床控制中要求zui高的伺服系统。以实现主轴的无极变速,并提供切削过程的转矩和功率,无需丝杆或其,他直线运动装置。机床具有高刚性的结构设计和吸震性,以保证高精度的切削加工。进给伺服电机驱动器及电机要求有高的动态响应特性及精,确的定位精度,有着高速度频率响应;具有共振抑制功能,可以精,确调谐,消,除震动;控制精度可以达到1个脉冲,zui大的输入频率可以达到500Kpps,这都很好的保证了所需的进给伺服驱动器要求。机床上采用进给伺服驱动器,大大节省了数控系统中PLC程序编写,更好的满足了工件的加工精度,更利于用户的使用与维护。
        在伺服系统使用和调试的过程中,会时不时的出现各种意想不到的干扰,尤其是对于发脉冲的伺服电机的应用,下面从几个方面分析下干扰的类型和产生的途径,这样就会做到有针对性地抗干扰的目的,下面伺服电机驱动器与大家分析学习几点伺服电机怎样有针对性抗干扰。1、来自电源的干扰实践证明,因电源引入的干扰造成伺服控制系统故障的情况很多,一般通过加稳压器、隔离变压器等设备解决。2、来自系统内部的干扰主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生,如逻辑电路相互辐射、模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。实际现场的工况条件要复杂的多,只能是具体问题具体分析,但是最终都会有一个圆满的解法,只不过是过程经历不同罢了!3、来自接地系统混乱的干扰众所周知接的是提高电子设 备抗干扰的有效手段之一,正确的接地既能抑制设备向外发出干扰; 但是错误的接地反而会引入严重的干扰信号,使系统无法正常工作。例如电缆屏蔽层两端A、B都接地,就存在地电 位差,有电流流过屏蔽层。当发生异常状态如雷电击时,地线电流将更大。此外,屏蔽层、接地线和大地可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内会出现 感应电流,干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱,所产生地地环流就可能在地线上产生不等电位分布,影响伺服电机电路的正常工作。解决此类干扰的关键就在 于分清接地方式,为系统提供良好的接地性能。一般说来,控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等,如果接地系统混乱,对伺服电机系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。
        在国外,对于步进系统,主要采用二相混合式步进电机及相应的细分驱动器。但在国内,广大用户对“细分”还不是特别了解,有的只是认为,细分是为了提高精度,其实不然,细分主要是改善电机的运行性能。  如果使用细分驱动器,在细分的状态下驱动该电机,电机每运行一微步,其绕组内的电流变化只有而不是,且电流是以正弦曲线规律变化,这样就大大的改善了电机的振动和噪音,因此,伺服电机控制器在性能上的优点才是细分的真正优点。由于细分驱动器要精确控制电机的相电流,所以对步进电机驱动器要有相当高的技术要求和工艺要求,成本亦会较高。  现说明如下:步进电机的细分控制是由驱动器精确控制步进电机的相电流来实现的,以二相电机为例,假如电机的额定相电流为,如果使用常规驱动器驱动该电机,电机每运行一步,其绕组内的;电流将从或从,相电流的巨大变化,必然会引起电机运行的振动和噪音。  注意,国内有一些驱动器采用“平滑”来取代细分,有的亦称为细分,但这不是真正的细分: 2.电机的相电流被平滑后,会引起电机力矩的下降,而细分控制不但不会引起电机力矩的下降,相反,力矩会有所增加。  1.“平滑”并不精确控制电机的相电流,只是把电流的变化率变缓一些,所以“平滑”并不产生微步,而细分的微步是可以用来精确定位.
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