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伺服系統(tǒng)如何選擇脈沖、模擬量、通訊三種控制形式？
發(fā)布時(shí)間：2022-01-05 來源：武漢合力昌榮機(jī)電有限公司 瀏覽次數(shù)： 次在一些小型單機(jī)設(shè)備，選用脈沖控制實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器的定位，應(yīng)該是最常見的應(yīng)用方式，這種控制方式簡(jiǎn)單，易于理解。
基本的控制思路：脈沖總量確定電機(jī)位移，脈沖頻率確定電機(jī)速度。選用了脈沖來實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的控制，翻開伺服驅(qū)動(dòng)器的使用手冊(cè)，一般會(huì)有如下這樣的表格：
都是脈沖控制，但是實(shí)現(xiàn)方式并不一樣：
第一種，驅(qū)動(dòng)器接收兩路(A、B路)高速脈沖，通過兩路脈沖的相位差，確定電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。如上圖中，如果B相比A相快90度，為正轉(zhuǎn)；那么B相比A相慢90度，則為反轉(zhuǎn)。
運(yùn)行時(shí)，這種控制的兩相脈沖為交替狀，因此我們也叫這樣的控制方式為差分控制。具有差分的特點(diǎn)，那也說明了這種控制方式，控制脈沖具有更高的抗干擾能力，在一些干擾較強(qiáng)的應(yīng)用場(chǎng)景，優(yōu)先選用這種方式。但是這種方式一個(gè)電機(jī)軸需要占用兩路高速脈沖端口，對(duì)高速脈沖口緊張的情況，比較不適用。
第二種，驅(qū)動(dòng)器依然接收兩路高速脈沖，但是兩路高速脈沖并不同時(shí)存在，一路脈沖處于輸出狀態(tài)時(shí)，另一路必須處于無效狀態(tài)。選用這種控制方式時(shí)，一定要確保在同一時(shí)刻只有一路脈沖的輸出。兩路脈沖，一路輸出為正方向運(yùn)行，另一路為負(fù)方向運(yùn)行。和上面的情況一樣，這種方式也是一個(gè)電機(jī)軸需要占用兩路高速脈沖端口。
第三種，只需要給驅(qū)動(dòng)器一路脈沖信號(hào)，電機(jī)正反向運(yùn)行由一路方向IO信號(hào)確定。這種控制方式控制更加簡(jiǎn)單，高速脈沖口資源占用也最少。在一般的小型系統(tǒng)中，可以優(yōu)先選用這種方式。
二模擬量控制
在需要使用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)恒速度或者恒扭矩控制的應(yīng)用場(chǎng)景，我們可以選用模擬量來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制，模擬量的值決定了電機(jī)的運(yùn)行速度或運(yùn)行扭矩。
伺服電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制
轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機(jī)軸對(duì)外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，具體表現(xiàn)為例如10V對(duì)應(yīng)5Nm的話，當(dāng)外部模擬量設(shè)定為5V時(shí)電機(jī)軸輸出為2.5Nm。如果電機(jī)軸負(fù)載低于2.5Nm時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，外部負(fù)載等于2.5Nm時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)，大于2.5Nm時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)(通常在有重力負(fù)載情況下產(chǎn)生)?？梢酝ㄟ^即時(shí)的改變模擬量的設(shè)定來改變?cè)O(shè)定的力矩大小，也可通過通訊方式改變對(duì)應(yīng)的地址的數(shù)值來實(shí)現(xiàn)。
主要應(yīng)用在對(duì)材質(zhì)受力有嚴(yán)格要求的纏繞和放卷裝置中，例如繞線裝置或拉光纖設(shè)備，轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時(shí)更改以確保材質(zhì)的受力不會(huì)隨著纏繞半徑的變化而改變。
伺服電機(jī)速度模式
通過模擬量或脈沖頻率的輸入都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時(shí)速度模式也可以進(jìn)行定位，但必須把電機(jī)的位置信號(hào)或直接負(fù)載的位置信號(hào)給上位機(jī)反饋以做運(yùn)算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測(cè)位置信號(hào)，此時(shí)的電機(jī)軸端的編碼器只檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，位置信號(hào)就由直接的最終負(fù)載端的檢測(cè)裝置來提供了，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動(dòng)過程中的誤差，增加了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。
三通信控制
采用通信方式實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)控制的常見方式有CAN、EtherCAT、Modbus、PROFINET。使用通信方式來對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，是目前一些復(fù)雜、大系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景首選的控制方式。在這種方式下，系統(tǒng)的大小、電機(jī)軸的多少都易于裁剪，沒有復(fù)雜的控制接線。搭建的系統(tǒng)具有極高的靈活性。
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