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有几种伺服驱动器的控制方式?
发布时间:2021-9-13 17:19:00   来源:杭州三科变频技术有限公司   人气值:

伺服驱动器是一种用于控制伺服电机的控制器,其功能类似于变频器作用于普通交流电机,属于伺服系统的一部分,主要用于高精度定位系统。

作为现代运动控制的重要组成部分之一,广泛应用于工业机器人、数控加工中心等自动化设备中。伺服一般有三种控制方式:位置控制方式、扭矩控制方式和速度控制方式。


1.位置控制。


通常,位置控制模式通过外部输入脉冲的频率确定旋转速度,并通过脉冲的数量确定旋转角度。一些伺服系统可以通过通信直接给速度和位移赋值。因为位置模式可以严格控制速度和位置,所以它通常应用于定位设备。


2.扭矩控制。


转矩控制方式是通过输入外部模拟量或分配直接地址来设定电机轴的输出转矩。可以通过即时改变模拟量的设定来改变设定的转矩,也可以通过通讯改变对应地址的值来实现。


主要用于对材料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,以保证材料的应力不会随着卷绕半径的变化而变化。


3.速度模式。


转速可以通过模拟量的输入或脉冲的频率来控制,当有上位控制装置的外环PID控制时,可以定位转速模式,但电机的位置信号或直接负载的位置信号必须反馈到上位进行计算。位置模式还支持直接加载外环来检测位置信号。此时,电机轴端的编码器仅检测电机转速,位置信号由直接最终负载端的检测装置提供。这样做的好处是减少了中间传输过程中的误差,提高了整个系统的定位精度。


如果不需要电机的速度和位置,只要输出恒定的扭矩,当然会使用扭矩模式。


如果对位置和速度有一定的精度要求,但实时扭矩不是很受关注,使用扭矩模式不方便,但最好使用速度或位置模式。


如果上层控制器有更好的闭环控制功能,速度控制效果会更好。如果本身要求不是很高,或者基本没有实时性要求,会采用位置控制方式。


为了在测量精度和系统成本之间找到平衡,一般采用增量式光电编码器作为速度传感器,对应的常用测速方法是M/T测速法。虽然M/T测速仪具有一定的测量精度和较宽的测量范围,但它有其固有的缺陷,主要包括:


1.在速度测量周期内必须至少检测到一个完整的编码器脉冲,这限制了最低可测量速度;


2.用于测速的两个控制系统的定时器开关很难保持严格的同步,在速度变化较大的测量场合,测速精度无法保证。因此,采用传统的速度环设计方案很难提高速度跟控制性能。


目前主流产品都采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,可以实现复杂的控制算法、数字化、网络化和智能化。功率器件一般采用智能功率模块(IPM)作为核心设计驱动电路。IPM集成了驱动电路,具有过压、过流、过热、欠压等故障检测和保护电路。主电路中还增加了软启动电路,减少启动时对驱动器的影响。首先,功率驱动单元通过三相全桥整流电路对输入的三相电或市电进行整流,得到相应的直流电。三相永磁同步交流伺服电机经三相电力或市电整流后,由三相正弦脉宽调制电压源逆变器变频驱动。动力驱动单元的整个过程可以简单地说是一个交流-DC-交流的过程。整流单元(交流-DC)的主要拓扑电路是三相全桥无控整流电路。


随着伺服系统的大规模应用、调试和维护都是当今工控行业重要技术课题。越来越多的工控技术服务商对产品进行了深入的技术研究后。


伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分,广泛应用于工业机器人、数控加工中心等自动化设备中。尤其是用于控制交流永磁同步电机的技术,已经成为国内外的研究热点。基于矢量控制的电流、速度和位置的电流闭环控制算法广泛应用于交流型产品的设计中。算法中速度闭环设计的合理与否,对整个伺服控制系统,尤其是速度控制的性能起着关键作用。