01伺服电机脉冲控制方式
在一些小型电机设备中,脉冲控制是实现电机定位***常见的应用方法,简单易懂。
基本控制思想: 通过脉冲总量来确定电机位移,脉冲频率来确定电机转速。选择脉冲实现对伺服电机的控制,打开伺服电机的手动操作,一般会有下表:
它们都是脉冲控制,但实现方法不同:
首先,驱动器接收两个高速脉冲(An和B),并通过这两个脉冲之间的相位差确定电机的旋转方向。
在运行时,这种控制的两相脉冲是交替的,因此我们也称这种控制方式为差分控制。结果表明,控制脉冲具有较高的抗干扰能力,在干扰较强的应用中有较好的应用前景。但是,这种方法要求电机轴占用两个高速脉冲端口,对于高速脉冲端口张力较不适合。
第二,驱动器仍然接收两个高速脉冲,但这两个高速脉冲并不同时存在。当一个脉冲处于输出状态时,另一个脉冲必须处于无效状态。选择这种控制模式时,必须确保同时只输出一个脉冲。双向脉冲,一个输出正向运行,另一个反向运行。和上面一样,一个电机轴需要占用两个高速脉冲口。
第三,只有一种方式可以通过驱动器的脉冲信号,电机的前后运行由一个方向的输入输出信号来确定。这种控制方式更简单,占用的高速脉冲端口资源更少。在一般的小系统中,你可以先选择这种方式。
02伺服电机模拟控制模式
在需要伺服电机实现速度控制的应用场景中,我们可以选择模拟量来实现电机的速度控制,模拟量的值决定了电机的运行速度。
模拟量可以通过电流或电压两种方式中的一种来选择。
电压模式:在控制信号端加上一定的电压非常简单,甚至在某些场景下使用电位器实现控制。但是选择电压作为控制信号,在复杂环境下容易受到干扰,导致控制不稳定。
电流模式: 需要相应的电流输出模块,但电流信号抗干扰能力强,可用于复杂场景。
03伺服电机通信控制模式
通过通信实现伺服电机控制的常用方式有CAN、EtherCAT、MODBUS和PROFIBUS。
04拓展部分
1、伺服电机转矩控制
转矩控制方法是通过外部模拟量的输入或直接地址的指定来设定电机的输出转矩,如10v 到5nm,当外部模拟量设定为5v 时,电机的轴输出为2.5 nm。如果电机转动时电机轴负荷小于2.5 nm,电机不转动时外部负荷等于2.5 nm,电机反转时外部负荷大于2.5 nm (通常为重力负荷)。它可以通过实时改变模拟量的设置来改变力矩的设置,也可以通过通信来改变相应地址的值。
主要用于对材料应力有严格要求的卷绕和放卷装置,如卷绕装置或光纤拉丝设备。扭矩的设定应根据卷绕半径的变化随时改变,以保证材料应力不会随着卷绕半径的变化而变化。
2. 伺服电机位置控制:
在位置控制模式下,旋转速度由从外部输入的脉冲频率决定,旋转角度由脉冲数量决定。一些伺服系统可以通过通信直接给速度和位移赋值。由于位置模式可以严格控制速度和位置,所以一般应用于定位装置、数控机床、印刷机等。
3. 伺服马达速度模式:
转速可以通过输入模拟量或脉冲频率来控制,速度模式也可以通过上位控制装置的外环 pid 控制来定位,但电机的位置信号或直接负载的位置信号必须反馈给上位机进行计算。位置模式还支持直接负载外环检测位置信号,此时电机轴编码器只检测电机转速,位置信号由直接端负载检测装置提供,该方法的优点是可以减少中间水平传播的误差,提高整个系统的定位精度。
4、谈谈3环
伺服一般由三个回路控制,所谓三个回路就是三个闭环负反馈PID控制系统。***里面的PID回路是电流回路,完全在伺服驱动器中进行。霍尔器件检测驱动器对电机各相的输出电流,负反馈针对电流设定调整PID,使输出电流尽可能接近设定电流。电流回路控制电机扭矩,因此驾驶员在扭矩模式下具有***小的操作和***快的动态响应。
第二个环是速度环。负反馈 pid 由电机编码器的信号调节。速度环控制包括速度环和电流环,也就是说,任何模式都必须使用电流环,电流环是基本控制,在速度和位置控制的同时系统实际上是电流(转矩)控制来实现相应的速度和位置控制。
第三个环是位置环,它是***外面的环。它可以根据实际情况建立在驱动器和电机编码器之间,也可以建立在外部控制器和电机编码器或***终负载之间。因为位置控制回路的内部输出是速度回路的设置,所以系统在位置控制模式下执行所有三个回路操作,此时系统具有***大的计算量和***慢的动态响应速度。
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