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什么是伺服控制系统?如何实现伺服控制?
发布时间: 2024-06-28 22:53 更新时间: 2024-06-28 22:53
![](http://img.11467.com/2024/04-17/3010362501.jpg)
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。伺服控制系统则指的是用来jingque地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。一、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
3、反馈部分:检测执行结构或者负载状态的装置
4、执行机构:接收驱动部分的输出信号产生转力矩、位置等状态![图片](//img.11467.com/2024/04-23/1338076583.jpg)
二、伺服内部结构:![图片](//img.11467.com/2024/06-27/3484263576.jpg)
三、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![图片](//img.11467.com/2024/04-23/1338169376.jpg)
(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泛:需要快速响应的连续调速系统;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)。
(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。
(5)用上位机作位置闭环时,模拟量不能自动调零。
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。
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。一个脉冲对应的位置当量,取决于机械结构和电子齿轮。
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。
(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。
(5)用户可以通过触摸屏和伺服通过 Modbus协议进行通讯,进而可以通过触摸屏修改位置、速度等。
四、三种控制方式对比:(1)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。
(2)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。
(3)就伺服驱动器的响应速度来看,转矩模式运算量Zui小,驱动器对控制信号的响应Zui快;位置模式运算量Zui大,驱动器对控制信号的响应Zui慢。
(4)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);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干,而且,这时完全不需要使用伺服电机。
3、反馈部分:检测执行结构或者负载状态的装置
4、执行机构:接收驱动部分的输出信号产生转力矩、位置等状态
![图片](http://img.11467.com/2024/04-23/1338076583.jpg)
二、伺服内部结构:
![图片](http://img.11467.com/2024/06-27/3484263576.jpg)
三、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
![图片](http://img.11467.com/2024/04-23/1338169376.jpg)
(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泛:需要快速响应的连续调速系统;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)。
(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。
(5)用上位机作位置闭环时,模拟量不能自动调零。
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。
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
![图片](http://img.11467.com/2024/04-23/1338119646.jpg)
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。
(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。
(5)用户可以通过触摸屏和伺服通过 Modbus协议进行通讯,进而可以通过触摸屏修改位置、速度等。
四、三种控制方式对比:(1)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。
(2)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。
(3)就伺服驱动器的响应速度来看,转矩模式运算量Zui小,驱动器对控制信号的响应Zui快;位置模式运算量Zui大,驱动器对控制信号的响应Zui慢。
(4)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);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干,而且,这时完全不需要使用伺服电机。
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