什么是伺服？怎樣實現伺服控制？

閱讀次數：2767 2019-10-14 10:24:00

伺服控制，即為滿足某種目的，對產生的運動和對物體的運動進行控制的人類活動。所謂伺服控制指對物體運動的位置、速度及加速度等變化量的有效控制。這種控制已在各領域得到普及。伺服控制系統則指的是用來精確地跟隨或復現某個過程的反饋控制系統。

一、伺服系統，大致上可分為下列幾項：

1、指令部分：動作指令信號的輸出裝置

2、驅動部分：接收指令部分的輸出，并驅動執行機構(比如電機)動作的裝置

3、反饋部分：檢測執行結構或者負載狀態的裝置

4、執行機構：接收驅動部分的輸出信號產生轉力矩、位置等狀態

二、伺服內部結構：

三、控制方式

一般伺服都有三種控制方式：速度控制方式，轉矩控制方式，位置控制方式。

1、速度控制

速度環框圖

（1）速度制即電機按照給定的速度指令進行運轉

（2）速度控制的應用場合相當廣涇用場合有：需要快速響座的連續調速系統；由上位閉環的定位系統；需要多欄速度進行快速切換的系統。

（3）通常伺服的速度給定為模擬量，即模擬量幅值的大小決定了給定速度的大小，正負決定電機應關系取決于速度指令增益（Pn300）。

注意事項

（1）速度環增益Pn102，通常是設定高一些以使得整個系統響應快一些，電機剛性也會增強。但是增益大了可能導致系統振動。一般負載慣量大的場合該參數設得大一些。

（2）速度環積分時間Pn103，它的作用是消除靜差，數值設得越大響應越慢，到達指令時間越長。通常負載慣量越大，積分時間應設定得越大。

（3）上位機作閉環時，應盡量不要設置軟起動減速時間參數Pn306、Pn307。

（4）若沒有上位機作閉環，希望通過模擬量來使得電機完全停止，則必須采用零鉗位或比例控制。

（5）用上位機作位置閉環時，模擬量不能自動調零。

2、轉矩控制

（1）非速度控制，控制輸岀的轉矩即為典型轉矩控制。

（2）常使用于張力控制等場合

（3）輸入為模擬量，模擬量大小與轉矩大小的關系取決于轉矩指令增益。

（4）舉例：假定用戶設定Pn400是100，則表明若輸入10ν的模擬量時電機輸出轉矩可以達到其額定轉矩的100%。

注意事項

（1）轉矩控制首先應注意限制電機轉速，電機轉速可以用模擬量進行限制，也可以通過設置參數來限制轉速。

（2）轉矩指令增益Pn400數值設定越小，相同模擬量對應的轉矩越大。

3、位置控制

位置控制普遍應用在各種定位場合，可以直接替換各種步進傳動系統。一般情況下伺服通過接受脈沖來進行位置控制，脈沖的個數決定了位置，脈沖的頻率決定了電機運行的速度。一個脈沖對應的位置當量，取決于機械結構和電子齒輪。

注意事項

（1）每一個點位的位移由兩個參數組成，實際編程的位移是由兩個參數的代數和組成，注意兩個參數的單位。

（2）注意搜索參考點的速度，若速度過大可以設定軟起動加減速，以減小對機械的沖擊。

（3）點位控制中,1CN可以不接任何輸入、輸岀即可實現。

（4）目前只能順序換步。

（5）用戶可以通過觸摸屏和伺服通過 Modbus協議進行通訊，進而可以通過觸摸屏修改位置、速度等。

四、三種控制方式對比：

（1）如果對電機的速度、位置都沒有要求，只要輸出一個恒轉矩，當然是用轉矩模式。

（2）如果對位置和速度有一定的精度要求，而對實時轉矩不是很關心，用轉矩模式不太方便，用速度或位置模式比較好。如果上位控制器有比較好的閉環控制功能，用速度控制效果會好一點。如果本身要求不是很高，或者，基本沒有實時性的要求，用位置控制方式對上位控制器沒有很高的要求。

（3）就伺服驅動器的響應速度來看，轉矩模式運算量最小，驅動器對控制信號的響應最快；位置模式運算量最大，驅動器對控制信號的響應最慢。

（4）對運動中的動態性能有比較高的要求時，需要實時對電機進行調整。那么如果控制器本身的運算速度很慢（比如PLC，或低端運動控制器），就用位置方式控制。如果控制器運算速度比較快，可以用速度方式，把位置環從驅動器移到控制器上，減少驅動器的工作量，提高效率（比如大部分中高端運動控制器）；如果有更好的上位控制器，還可以用轉矩方式控制，把速度環也從驅動器上移開，這一般只是高端專用控制器才能這么干，而且，這時完全不需要使用伺服電機。

來源：網絡

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