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伺服電機在選型的時候,需要考慮到控制模式的方式與方法。那么,伺服電機有哪幾種控制方法,應該怎樣設置呢?
本文詳細解說伺服電機的三種控制模式:位置控制,線性模組速度控制,扭矩控制。速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來控制的。位置控制是通過發(fā)脈沖來控制的。具體采用什么控制方式要根據(jù)客戶的要求,滿足何種運動功能來選擇。
如果您對電機的速度、位置都沒有要求,只要輸出一個恒轉(zhuǎn)矩,當然是用轉(zhuǎn)矩模式。 如果對位置和速度有一定的精度要求,而對實時轉(zhuǎn)矩不是很關(guān)心,直交機械手用轉(zhuǎn)矩模式不太方便,用速度或位置模式比較好。如果上位控制器有比較好的閉環(huán)控制功能,用速度控制效果會好一點。如果本身要求不是很高,或者,基本沒有實時性的要求,用位置控制方式對上位控制器沒有很高的要求。 就伺服驅(qū)動器的響應速度來看,轉(zhuǎn)矩模式運算量最小,驅(qū)動器對控制信號的響應最快;位置模式運算量最大,驅(qū)動器對控制信號的響應最慢。 對運動中的動態(tài)性能有比較高的要求時,需要實時對電機進行調(diào)整。那么如果控制器本身的運算速度很慢(比如PLC,或低端運動控制器),就用位置方式控制。
如果控制器運算速度比較快,伺服電動缸可以用速度方式,把位置環(huán)從驅(qū)動器移到控制器上,減少驅(qū)動器的工作量,提高效率(比如大部分中高端運動控制器);如果有更好的上位控制器,還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制,把速度環(huán)也從驅(qū)動器上移開,這一般只是高端專用控制器才能這么干,而且,這時完全不需要使用伺服電機。 伺服電機的控制模式需要根據(jù)實際的運動需求決定。
三種控制模式各有優(yōu)缺,選型時可以根據(jù)實際情況請伺服電機供應商工程師協(xié)助確定。山社步進電機工程部反應部分客戶的需求:“我們之前用的步進電機,想要改用伺服電機提高性能;或者我們之前用的伺服,線性馬達如果有步進電機可以滿足性能也可以給我們推薦下”。
針對以上需求,山社步進電機技術(shù)工程師給出以下步進電機與伺服電機性能解析:步進電機作為一種開環(huán)控制的系統(tǒng),和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中,步進電機的應用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn),交流伺服電機也越來越多地應用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。
為了適應數(shù)字控制的發(fā)展趨勢,微型電缸運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似,但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異:
1、控制精度不同
①兩相混合式步進電機步距角一般為 1.8°、0.9°,五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°,也有一些高性能的步進電機通過細分后步距角更小。
②交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。對于帶17位編碼器的電機而言,驅(qū)動器每接收131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈,即其脈沖當量為360/131072=0.0027466°,單軸手臂是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。
2、低頻特性不同
①步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅(qū)動器性能有關(guān),一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當步進電機工作在低速時,一般應采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象,比如在電機上加阻尼器,或驅(qū)動器上采用細分技術(shù)等。
②交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn),即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能,可檢測出機械的共振點,便于系統(tǒng)調(diào)整。