伺服控制原理

一.伺服控制原理 伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動器控制的 U/V/W 三相電形成電磁場，轉子在此磁場的 作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器， 驅動器根據(jù)反饋值與目標值進行比 較，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度取決于編碼器的精度。 伺服驅動器又稱為伺服方大器或放大器， 是將從控制器輸入的脈沖信號或模擬量信號經(jīng)內部 計算放大后輸出給電機。 ?伺服內部結構: 編碼器 編碼對的柞用 ① 稚測電氣角度 -為了餐電機均勻地雄變u轉’滯嬰檢洌轉子的電r轉動竟度”匹\該也■所需的電瀛，其作用是檢腐諼也■. ② 檢測她也■和速度 T作用是檢測反惶控制（伺甩本廁譽不可少的驚置、連度. 三.伺服電機三環(huán)原理： ① 位置環(huán)： 以外部脈沖或模擬量給定作為輸入，以伺服電極的編碼器信號作為反饋信號構 成的PID控制回路，其中編碼器反饋信號經(jīng)過倍率放大后進入伺服驅動器，一般放大倍數(shù) 為4倍，位置環(huán)包含了其他兩環(huán)，故位置環(huán)的動態(tài)響應最慢。 ② 速度環(huán)： 速度環(huán)的給定是位置環(huán) PID運算后的輸出，速度環(huán)的反饋信號由編碼的反饋 信號通過FV轉化為模擬量后與給定運算后進入放大器。 ③ 電流環(huán)：電流環(huán)是三環(huán)控制中最根本的一環(huán)其他兩環(huán)都包含有電流環(huán)， 電流環(huán)以輸出端 Analogi 速度輸 An^kM 轉矩輸 控制Motors （位置） 電流傳感器測得的實際值作為反饋信號，在三環(huán)中是動態(tài)響應最快的一環(huán)。 OZA rt'flj 凹路 速度控制 控制Motor 速度 FXV 轉矩控制 控制Motor 轉矩 1?位置環(huán)處理過程 假設脈沖指令為1個脈沖，輸入時的動作為： ① 偏差計數(shù)器成為+1 ② 轉變?yōu)?個脈沖對應的電壓，進入放大器中 ③ 放大器產(chǎn)生SPWM波驅動馬達旋轉 ④ 編碼器也相應旋轉，發(fā)出 1脈沖的震蕩 ⑤ 1脈沖的震蕩再次輸入到偏差計數(shù)中，從原來的指令 +1減去1脈沖的震蕩，計數(shù)器值成 為0 ⑥ 結果使DA轉換輸出0V到放大器，放大器使馬達停止 完成1脈沖的定位 □yb 一于 2?速度環(huán)處理過程 ① 模擬量形式的速度指令進入速度運算器，使電機開始運行 ② 電機運行后使用編碼器旋轉，發(fā)出脈沖反饋 ③ 脈沖反饋經(jīng)過FV轉化為相應的模擬量進入伺服驅動器 ④ 反饋值與給定值相比較，如果有偏差通過電流環(huán)輸出控制電流使用其差值改為零 卩卜一于 CW(+} AM 7<— 四.伺服的三種控制方式： 轉矩控制（電流環(huán)）：通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設定電機軸對外的輸出 轉矩的大小，主要應用于需要嚴格控制轉矩的場合。 通過外部模擬量輸入控制伺服的輸出轉矩，使用伺服內部的電流環(huán)。 速度控制（速度環(huán)）：通過模擬量的輸入或脈沖的頻率對轉動速度的控制。 通過外部模擬量輸入控制伺服馬達的轉速，使用伺服內部的速度環(huán)和電流環(huán)。 位置控制（位置環(huán)）：伺服中最常用的控制, 位置控制模式一般是通過外部輸入脈沖的頻率 來確定轉動速度的大小，通過脈沖的個數(shù)來確定轉動的角度，所以一般應用于定位裝置 位置控制是伺服中最常用的控制方式, 通過外部輸入的脈沖的頻率來確定馬達的速度, 通過 脈沖個數(shù)來確定轉動的角度, 使用伺服內部的位置環(huán)，速度環(huán)和電流環(huán)。 控制模式的切換 G伺服可以通過10端口的 TVSEL端子在2種控制方式間切換, 需要切換的內容在 Pn02里 設置。 Pn02=3 模式 位置 第2模式 速度 Pn02=4 模式 位置 第2模式 轉矩 Pn02=5 模式 速度 第2模式 轉矩 ■ TVSEL 端子開路時，選擇第 1模式 TVSEL 端子短路時，選擇第 E»*沖 tg —y as ~T 丄、 —\ —2^1 __i —4d —O 41 ~——'r ||H -Dt -哥 — -> <3 二 -> 4 2模式 -w 斗 _ ： ,1-. 通期?岀I 換 J■桿?轉4腔S（?人 甌菲?研■ it !3 -I “筆甜■止 &<|R &c|HoaM INP '龍位充羸M岀 INPCQM READY =DCanv ?丸?出竈連 :DCsom 上稻■出 :韓Ife■目 增藍MM? i — 控制模式切 擅制事f申 +24VCCW 2 ■ 1 4-dCwlE EJAR£4^2A|F* 醫(yī)轉耳沖 胡下 ~ -CP £子吉碇弍爭 —cf-o~ ［曲K 正轉算 ~O ycwR 弩輕 A DC12f 24V _1Z 「運轉粛令叭 4 ECAST