Существует три режима управления серводвигателем: импульсный, аналоговый и коммуникационный.Как нам следует выбирать режим управления серводвигателем в различных сценариях применения?
1. Импульсный режим управления серводвигателем.
В небольшом автономном оборудовании наиболее распространенным методом применения должно быть использование импульсного управления для реализации позиционирования двигателя.Этот метод управления прост и понятен.
Основная идея управления: общее количество импульсов определяет объем двигателя, а частота импульсов определяет скорость двигателя.Импульс выбирается для реализации управления серводвигателем, откройте руководство по серводвигателю, и обычно там будет таблица, подобная следующей:
Оба являются импульсным управлением, но реализация разная:
Во-первых, драйвер получает два высокоскоростных импульса (A и B) и определяет направление вращения двигателя через разность фаз между двумя импульсами.Как показано на рисунке выше, если фаза B на 90 градусов быстрее, чем фаза A, это вращение вперед;тогда фаза B на 90 градусов медленнее, чем фаза A, это обратное вращение.
В процессе работы двухфазные импульсы этого управления чередуются, поэтому мы еще называем этот метод управления дифференциальным управлением.Он имеет характеристики дифференциала, что также показывает, что этот метод управления, управляющий импульс имеет более высокую помехоустойчивость, в некоторых сценариях применения с сильными помехами этот метод является предпочтительным.Однако таким образом один вал двигателя должен занимать два высокоскоростных импульсных порта, что не подходит для ситуации, когда высокоскоростные импульсные порты перегружены.
Во-вторых, драйвер по-прежнему получает два высокоскоростных импульса, но эти два высокоскоростных импульса не существуют одновременно.Когда один импульс находится в состоянии выхода, другой должен находиться в недопустимом состоянии.При выборе этого метода управления необходимо обеспечить одновременное наличие только одного импульсного выхода.Два импульса, один выход работает в положительном направлении, а другой - в отрицательном.Как и в приведенном выше случае, этот метод также требует наличия двух высокоскоростных импульсных портов на один вал двигателя.
Третий тип заключается в том, что драйверу необходимо подать только один импульсный сигнал, а работа двигателя вперед и назад определяется сигналом ввода-вывода одного направления.Этот метод управления проще в управлении, а потребление ресурсов высокоскоростного импульсного порта также меньше.В целом в небольших системах этот метод может быть предпочтительным.
Во-вторых, метод аналогового управления серводвигателем.
В сценарии приложения, в котором для реализации управления скоростью необходимо использовать серводвигатель, мы можем выбрать аналоговое значение для реализации управления скоростью двигателя, и значение аналогового значения определяет скорость вращения двигателя.
Существует два способа выбора аналоговой величины: ток или напряжение.
Режим напряжения: вам нужно только добавить определенное напряжение на клемму управляющего сигнала.В некоторых случаях для достижения контроля можно даже использовать потенциометр, что очень просто.Однако в качестве управляющего сигнала выбрано напряжение.В сложных условиях напряжение легко нарушается, что приводит к нестабильному управлению.
Режим тока: требуется соответствующий модуль вывода тока, но сигнал тока обладает сильной защитой от помех и может использоваться в сложных сценариях.
3. Режим коммуникационного управления серводвигателем.
Распространенными способами реализации управления серводвигателем посредством связи являются CAN, EtherCAT, Modbus и Profibus.Использование метода связи для управления двигателем является предпочтительным методом управления для некоторых сценариев применения сложных и крупных систем.Таким образом, размер системы и количество валов двигателя можно легко адаптировать без сложной проводки управления.Созданная система является чрезвычайно гибкой.
В-четвертых, часть расширения
1. Управление крутящим моментом серводвигателя
Метод управления крутящим моментом заключается в установке внешнего выходного крутящего момента вала двигателя посредством ввода внешней аналоговой величины или назначения прямого адреса.Конкретные характеристики заключаются в том, что, например, если 10 В соответствует 5 Нм, когда внешняя аналоговая величина установлена на 5 В, вал двигателя составляет 2,5 Нм.Если нагрузка на валу двигателя ниже 2,5 Нм, двигатель находится в состоянии ускорения;когда внешняя нагрузка равна 2,5 Нм, двигатель находится в состоянии постоянной скорости или остановке;когда внешняя нагрузка превышает 2,5 Нм, двигатель находится в состоянии замедления или обратного ускорения.Установленный крутящий момент можно изменить, изменив настройку аналоговой величины в реальном времени, или значение соответствующего адреса можно изменить посредством связи.
В основном он используется в устройствах намотки и размотки, к которым предъявляются строгие требования к усилию материала, таких как устройства намотки или оборудование для протягивания оптического волокна.Настройка крутящего момента должна быть изменена в любое время в соответствии с изменением радиуса намотки, чтобы гарантировать, что сила материала не изменится при изменении радиуса намотки.меняется в зависимости от радиуса намотки.
2. Управление положением серводвигателя
В режиме управления положением скорость вращения обычно определяется частотой внешних входных импульсов, а угол поворота определяется количеством импульсов.Некоторые сервоприводы могут напрямую задавать скорость и перемещение посредством связи.Поскольку режим позиционирования может иметь очень строгий контроль над скоростью и положением, он обычно используется в устройствах позиционирования, станках с ЧПУ, печатном оборудовании и т. д.
3. Режим скорости серводвигателя
Скорость вращения можно контролировать посредством ввода аналоговой величины или частоты импульсов.Скоростной режим также можно использовать для позиционирования, когда предусмотрено ПИД-регулирование внешнего контура верхнего устройства управления, но сигнал положения двигателя или сигнал положения прямой нагрузки должен быть отправлен на верхний компьютер.Обратная связь для оперативного использования.Режим позиционирования также поддерживает внешний контур прямой нагрузки для обнаружения сигнала положения.В это время энкодер на конце вала двигателя определяет только скорость двигателя, а сигнал положения предоставляется устройством прямого определения конца конечной нагрузки.Преимущество этого состоит в том, что это может сократить процесс промежуточной передачи.Ошибка повышает точность позиционирования всей системы.
4. Поговорим о трех кольцах
Сервопривод обычно управляется тремя контурами.Так называемые три контура представляют собой три системы ПИД-регулирования с обратной связью и отрицательной обратной связью.
Самый внутренний контур ПИД — это токовый контур, который полностью выполняется внутри сервопривода.Выходной ток каждой фазы двигателя определяется устройством Холла, а отрицательная обратная связь используется для настройки тока для регулировки ПИД-регулятора, чтобы максимально приблизить выходной ток.Токовый контур, равный установленному току, управляет крутящим моментом двигателя, поэтому в режиме крутящего момента драйвер имеет наименьшую операцию и самый быстрый динамический отклик.
Второй контур — это контур скорости.Регулировка ПИД-регулятора с отрицательной обратной связью осуществляется посредством обнаруженного сигнала энкодера двигателя.Выходной сигнал ПИД-регулятора в его контуре напрямую является настройкой токового контура, поэтому управление контуром скорости включает в себя контур скорости и токовый контур.Другими словами, любой режим должен использовать токовую петлю.Токовый контур является основой управления.Пока скорость и положение контролируются, система фактически управляет током (крутящим моментом) для достижения соответствующего управления скоростью и положением.
Третий цикл — это цикл положения, который является самым внешним циклом.Он может быть установлен между приводом и энкодером двигателя или между внешним контроллером и энкодером двигателя или конечной нагрузкой, в зависимости от фактической ситуации.Поскольку внутренним выходом контура регулирования положения является настройка контура скорости, в режиме регулирования положения система выполняет операции всех трёх контуров.В это время система имеет самый большой объем вычислений и самую медленную скорость динамического ответа.
Выше взято из новостей Чэнчжоу.
Время публикации: 31 мая 2022 г.