伺服控制原理

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1、一.伺服控制原理 伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的 U/V/W 三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的 作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器， 驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比 較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度取決于編碼器的精度。 伺服驅(qū)動(dòng)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(hào)或模擬量信號(hào)經(jīng)內(nèi)部 計(jì)算放大后輸出給電機(jī)。 ?伺服內(nèi)部結(jié)構(gòu): 編碼器 編碼對(duì)的柞用 ① 稚測(cè)電氣角度 -為了餐電機(jī)均勻地雄變u轉(zhuǎn)’滯嬰檢洌轉(zhuǎn)子的電r轉(zhuǎn)動(dòng)竟度”匹\該也■所需的電瀛，其作用是檢腐諼也■. ② 檢測(cè)她也■和速度 T作用是檢測(cè)

2、反惶控制（伺甩本廁譽(yù)不可少的驚置、連度. 三.伺服電機(jī)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(hào)作為反饋信號(hào)構(gòu) 成的PID控制回路，其中編碼器反饋信號(hào)經(jīng)過倍率放大后進(jìn)入伺服驅(qū)動(dòng)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(dòng)態(tài)響應(yīng)最慢。 ② 速度環(huán)： 速度環(huán)的給定是位置環(huán) PID運(yùn)算后的輸出，速度環(huán)的反饋信號(hào)由編碼的反饋 信號(hào)通過FV轉(zhuǎn)化為模擬量后與給定運(yùn)算后進(jìn)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(zhuǎn)矩輸 控制Motors （位置）

3、 電流傳感器測(cè)得的實(shí)際值作為反饋信號(hào)，在三環(huán)中是動(dòng)態(tài)響應(yīng)最快的一環(huán)。 OZA rt'flj 凹路 速度控制 控制Motor 速度 FXV 轉(zhuǎn)矩控制 控制Motor 轉(zhuǎn)矩 1?位置環(huán)處理過程 假設(shè)脈沖指令為1個(gè)脈沖，輸入時(shí)的動(dòng)作為： ① 偏差計(jì)數(shù)器成為+1 ② 轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的電壓，進(jìn)入放大器中 ③ 放大器產(chǎn)生SPWM波驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn) ④ 編碼器也相應(yīng)旋轉(zhuǎn)，發(fā)出 1脈沖的震蕩 ⑤ 1脈沖的震蕩再次輸入到偏差計(jì)數(shù)中，從原來的指令 +1減去1脈沖的震蕩，計(jì)數(shù)器值成 為0 ⑥ 結(jié)果使DA轉(zhuǎn)換輸出0V到放大器，放大器使馬達(dá)停止 完成1脈沖的定位

4、□yb 一于 2?速度環(huán)處理過程 ① 模擬量形式的速度指令進(jìn)入速度運(yùn)算器，使電機(jī)開始運(yùn)行 ② 電機(jī)運(yùn)行后使用編碼器旋轉(zhuǎn)，發(fā)出脈沖反饋 ③ 脈沖反饋經(jīng)過FV轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的模擬量進(jìn)入伺服驅(qū)動(dòng)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(zhuǎn)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(shè)定電機(jī)軸對(duì)外的輸出 轉(zhuǎn)矩的大小，主要應(yīng)用于需要嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。 通過外部模擬量輸入控制伺服的輸出轉(zhuǎn)矩，使用伺服內(nèi)部的電流環(huán)。 速度控制（速

5、度環(huán)）：通過模擬量的輸入或脈沖的頻率對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制。 通過外部模擬量輸入控制伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，使用伺服內(nèi)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(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，通過脈沖的個(gè)數(shù)來確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，所以一般應(yīng)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(dá)的速度, 通過 脈沖個(gè)數(shù)來確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度, 使用伺服內(nèi)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(nèi)容在 Pn

6、02里 設(shè)置。 Pn02=3 模式 位置 第2模式 速度 Pn02=4 模式 位置 第2模式 轉(zhuǎn)矩 Pn02=5 模式 速度 第2模式 轉(zhuǎn)矩 ■ TVSEL 端子開路時(shí)，選擇第 1模式 TVSEL 端子短路時(shí)，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(zhuǎn)4腔S（?人

7、 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(lán)MM? i — 控制模式切 擅制事f申 +24VCCW 2 ■ 1 4-dCwlE EJAR￡4^2A|F* 醫(yī)轉(zhuǎn)耳沖 胡下 ~ -CP ￡子吉碇弍爭(zhēng) —cf-o~ ［曲K 正轉(zhuǎn)算 ~O ycwR 弩輕 A DC12f 24V _1Z 「運(yùn)轉(zhuǎn)粛令叭 4 ECAST