拓展型X系列伺服电机
伺服电机的三种控制方式怎么选
来源:通用伺服    发布时间:2023-10-24 04:53:18

  一般伺服电机控制方式有脉冲、模拟量和通讯这三种,在不同的应用场景下,我们该如何明智的选择伺服电机的控制方式呢?

  在一些小型单机设备,选用脉冲控制实现电机的定位,应该是最常见的应用方式,这种控制方式简单,易于理解。

  基本的控制思路:脉冲总量确定电机位移,脉冲频率确定电机速度。选用了脉冲来实现伺服电机的控制,打开伺服电机的使用手册,一般会有如下这样的表格:(不同的伺服手册上不太一样)

  都是脉冲控制,但是实现方式并不一样:第一种,驱动器接收两路(A、B路)高速脉冲,通过两路脉冲的相位差,确定电机的旋转方向。如上图中,如果B相比A相快90度,为正转;那么B相比A相慢90度,则为反转。运行时,这种控制的两相脉冲为交替状,因此我们也叫这样的控制方式为差分控制。具有差分的特点,那也说明了这种控制方式,控制脉冲具有更高的抗干扰的能力,在一些干扰较强的应用场景,优先选用这样的形式。但是这样的形式一个电机轴需要占用两路高速脉冲端口,对高速脉冲口紧张的情况,比较不适用。第二种,驱动器依然接收两路高速脉冲,但是两路高速脉冲并不同时存在,一路脉冲处于输出状态时,另一路必须处于无效状态。选用这种控制方式时,一定要确保在同一时刻只有一路脉冲的输出。两路脉冲,一路输出为正方向运行,另一路为负方向运行。和上面的情况一样,这种方式也是一个电机轴需要占用两路高速脉冲端口。第三种,只需要给驱动器一路脉冲信号,电机正反向运行由一路方向IO信号确定。这种控制方式控制更简单,高速脉冲口资源占用也最少。在一般的小型系统中,可以优先选用这种方式。

  在需要使用伺服电机实现速度控制的应用场景,我们大家可以选用模拟量来实现电机的速度控制,模拟量的值决定了电机的运行速度。

  电压方式:只需要在控制信号端加入一定大小的电压即可,在有些场景甚至使用一个电位器就可以实现控制,非常的简单。但选用电压作为控制信号,在环境复杂的场景下,电压容易扰,造成控制不稳定。

  电流方式:需要对应的电流输出模块,但电流信号抗干扰能力强,能够正常的使用在复杂的场景。

  采用通信方式实现伺服电机控制的常见方式有CAN、EtherCAT、Modbus、Profibus、Profinet。使用通信方式来对电机来控制,是目前一些复杂、大系统应用场景首选的控制方式。在这种方式下,系统的大小、电机轴的多少都易于安排,没有复杂的控制接线。搭建的系统具有极高的灵活性。

  转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为例如10V对应5Nm的线Nm。如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转,外部负载等于2.5Nm时电机不转,大于2.5Nm时电机反转(通常在有重力负载情况下产生)。能够最终靠即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。

  主要应用在对材质受力有严格要求的缠绕和放卷装置中,例如绕线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。

  位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服能够最终靠通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置,数字控制机床、印刷机械等等。

  通过模拟量或脉冲频率的输入都能够直接进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也能够直接进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位机反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了,这样的优点是能够大大减少中间传动过程中的误差,增加了总系统的定位精度。

  最内的PID环就是电流环,此环完全在伺服驱动器内部进行,通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流,负反馈给电流的设定进行PID调节,进而达到输出电流尽量接近等于设定电流,电流环就是控制电机转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算最小,动态响应最快。

  第2环是速度环,通过检验测试的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节,它的环内PID输出直接就是电流环的设定,所以速度环控制时就包含了速度环和电流环,换句话说任何模式都一定要使用电流环,电流环是控制的根本,在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流(转矩)的控制以达到对速度和位置的相应控制。

  第3环是位置环,它是最外环,可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建要根据真实的情况来定。由于位置控制环内部输出就是速度环的设定,位置控制模式下系统来进行了所有3个环的运算,此时的系统运算量最大,动态响应速度也最慢。

  伺服电机是一种可以将电信号转换为位移,角度变化的高精度执行机构。电机的位移量是靠脉冲信号控制的,每给伺服电机一个脉冲信号,伺服电机都输出一定的位移。你需要伺服电机定量的位移,只需要给定相应数量的脉冲信号即可。 伺服电机是靠脉冲实现定位的,严格来讲这个叫位置环控制,就是上位机给多少脉冲伺服电机,伺服就走多少角度,比如一转对应2500个脉冲,这是常见的。 伺服电机定义       伺服电机主要靠脉冲来定位,基本上能这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,以此来实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭

  是如何实现精准定位?如何理解它的闭环特性? /

  无论是手持设备、游戏机、霓虹灯、广告牌等,LED无疑都是当前最热的应用。眩目的色彩及高质的光亮,总能第一时间吸引人的眼球。在当前众多的LED控制器面前,如何明智的选择一款功能丰富且性价比又高的产品来迎合自己的设计,无疑是摆在每个设计师面前的问题。 最简单的LED驱动,我们大家可以用普通的I/O来实现。但I/O控制只能实现LED的ON与OFF,无法用来进行混光、闪烁等功能,而且每个LED都需要占用一个单独的I/O资源,无疑性价比很低。我们也可以用专用的大电流LED控制器来设计,但昂贵的成本首先会成为问题,而且设计复杂,程度也会跟着各种干扰的出现相应地提高。基于这些,恩智浦(NXP)推出一系列使用I2C接口的LED驱动器,它可以通过I

  的LED驱动器的实现 /

  0 引 言 在过程控制和自动测量中,经常需要一些时序控制脉冲来触发和关闭不同的控制单元和功能部件的工作。时序脉冲信号的产生,传统上一般都会采用硬件方式实现,早期大多采用计数器和寄存器进行设计,近年普遍采用可编程逻辑器件(PFGA)或数字信号处理器(DSA)。采用硬件方式实现的时序脉冲信号发生器存在仪器功能单一,信号输出通道路数较少,参数调节不方便,仪器的升级换代困难等缺点;而采用基于LabVIEW的“虚拟仪器”概念设计制作的时序脉冲发生器却具有界面直观、功能多样、参数调节方便、容易升级换代等特点。 1 LabVIEW简介 实验室虚拟仪器集成环境(Laboratory Virtual Instrumen

  发生器设计 /

  摘要:为解决雷达作用距离和距离分辨力的问题,分析了线性调频脉冲压缩的原理及工程实现方法,并利用Matlab软件对加权前后的线性调频信号脉冲压缩波形作对比。简述了分布式(DA)算法的基础原理,给出一种基于FPGA分布式算法的时域脉冲压缩实现结构,利用QuartusⅡ软件完成脉冲压缩处理模块设计以及波形仿真。通过一系列分析能得出基于分布式算法实现的脉冲压缩能够大大减少资源利用率,非常大地节省硬件资源。 关键词:脉冲压缩;匹配滤波器;分布式算法;FPGA 0 引言 随着现代科技的发展,对雷达的作用距离、距离分辨力等性能提出了慢慢的升高的要求。根据雷达理论,距离分辨力取决于信号的带宽,探测距离取决于信号的时宽,所以理想的雷达信号应具有大时

  压缩原理及FPGA实现 /

  宽度甄别器 /

  你被家里的许多电器所引起的噪音分心了吗?TI最新推出的无刷直流电机驱动器,采用梯形和磁场定向控制,可使电器噪音减少3.3 dBA。 无刷直流电机(BLDC)取代交流感应电机,在通用电器中的应用越来越普遍,包括风扇、空气净化器、洗衣机和烘干机泵以及医用CPAP鼓风机。 然而,无刷直流电机的调制也会产生噪声,尤其是开放式概念越来越在办公的地方和家庭环境中流行。 未解决这些噪声有关问题,德州仪器(TI)日前宣布推出两款新的70 W无传感器无刷直流电机驱动器,MCT8316A和MCF8316A。这些驱动器具有高度集成和无代码等特点,分别使用先进的梯形控制和磁场定向控制(FOC)。 电器常见噪声级的几个示例。 这些新芯片

  的无刷直流电机驱动系列 /

  目前,随着低压变频器技术的不断成熟,低压变频的应用场合决定了它不同的分类。单从技术角度来看,低压变频器的控制方式也在某些特定的程度上表明了它的技术流派。我们在此分析了以下几种控制方式: 正弦脉宽调制(SPWM)其特点是控制电路结构相对比较简单、成本较低,机械特性硬度也较好,能够很好的满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的所有的领域得到普遍应用。但是,这种控制方式在低频时,由于输出电压较低,转矩受定子电阻压降的影响比较显著,使输出最大转矩减小。另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意,且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化,转矩响应慢、电机转矩利用率不高,低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能直线下降,稳定性

  问 什么是伺服电机?有几种类型?工作特点是什么? 答 伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特征是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。 问 请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么优势? 答 永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较,主要优点有: ⑴无电刷和换向器,因此工作可靠,对维护和保养要求低。 ⑵定子绕组散热较为方便。 ⑶惯量小,易于提高系统的快速性波纹管联轴器。 ⑷适应于高速大力矩工作状态。 ⑸同功率下有较小的体积和重量。 伺服与步进比较 伺服主要靠脉冲来定位,基本上可

  MATLAB 程序设计 (斯蒂芬·J.查普曼(Stephen,J.,Chapman))

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