由于直流伺服电机响应速度快,低速平稳,调速范围宽,常被用来进行精确调速和位置控制,在工业、国防和民用等领域,尤其是在火炮稳定系统、舰载平台、雷达天线、机器人控制等领域都有广泛的应用。虽然交流伺服电机的发展速度很快,但是在这些领域中,仍然很难替代直流伺服电机。
常规直流调速系统由速度环和电流环两大反馈环组成,速度闭环由速度测量仪、电流传感器(霍尔器件)和模拟电路组成。在现代数字直流伺服控制中,采用高速数字信号处理器(DSP),直接采集速度和电流信号,通过软件实现数字比较、数字调节运算(数字滤波)、数字脉宽调制等多种功能,以达到精确控制速度的目的。两者比较,模拟调速系统结构简单,成本低,可靠性高,但调试复杂,因为其电路参数的修改往往需要在硬件上进行修改;而数字调速系统结构复杂,成本高,但调速精度高,调试过程也比较容易,而且调速系统的性能可通过软件控制。
本文介绍了一种方法,介于模拟调速和数字调速两者之间,即利用可编程模拟器件(ISPPAC10)来实现模拟调速系统,该系统的电路参数可以通过软件来调节,同时也可以用所建立的系统模型来仿真。应用该方法对原直流调速机 CCD摄像机自动变焦系统进行改进,取得了良好的效果。
模拟调速系统一般由两个闭环组成,即速度闭环和电流闭环。为了使它们协调发挥作用,系统中设置了两个调节器,分别调节速度和电流。这两个反馈闭环在结构上是一一嵌套的。这就是所谓的双闭环调速系统,它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点,因此得到了广泛的应用。
在模拟调速系统的调试过程中,由于电机的参数或负载的机械特性与理论值相差较大,往往需要通过频繁更换R、C等元件来改变电路参数,以获得预期的动态性能指标。这样做很麻烦。如果稳压电路由可编程的模拟器件组成,那么增益、带宽甚至电路结构等系统参数都可以通过软件修改,非常方便调试。
模拟电路可以用可编程模拟器件轻松设计和实现。利用他设计的模拟调速电路,可以通过软件调整电路的参数和结构,使得调试过程非常简单。需要注意的是,这类器件的工作电压一般不超过5V。
本文所述伺服电机相关内容由杭州三科变频器工程部人员整理。