伺服電機的三種控制方式與三閉環控制

ID:167086 · 發表于 2017-9-7 17:41

　　伺服電機有轉矩、位置、速度三種控制方式，以下分別介紹：
　　1. 轉矩控制。轉矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址賦值來設定電機軸對外輸出轉矩的大小。例如，若10V對應5Nm的話，當外部模擬量設定為5V時，伺服電機軸輸出為2.5Nm。轉矩控制方式主要應用在對材質的受力有嚴格要求的纏繞和放卷的裝置中，例如饒線裝置或拉光纖設備，轉矩的設定要根據纏繞的半徑的變化隨時更改以確保材質的受力不會隨著纏繞半徑的變化而改變。
　　2. 位置控制。位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉動速度的大小，通過脈沖的個數來確定轉動的角度，也有些伺服電機可以通過通訊方式直接對速度和位移進行賦值。由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴格的控制，所以一般應用于定位裝置。
　　3. 速度控制。通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進行轉動速度的控制，在有上位控制裝置的外環PID控制時速度模式也可以進行定位，但必須把電機的位置信號或直接負載的位置信號給上位反饋以做運算用。位置模式也支持直接負載外環檢測位置信號，此時的電機軸端的編碼器只檢測電機轉速，位置信號就由直接的最終負載端的檢測裝置來提供了，這樣的優點在于可以減少中間傳動過程中的誤差，增加整個系統的定位精度。

　　伺服電機一般為三個環控制，所謂三環就是三個閉環負反饋PID調節系統，以下分別介紹：
　　1. 最內環是電流環，此環完全在伺服驅動器內部進行，通過霍爾裝置檢測驅動器給電機的各相的輸出電流，負反饋給電流的設定進行PID調節，從而達到輸出電流盡量接近等于設定電流，電流環就是控制電機轉矩的，所以在轉矩模式下驅動器的運算最小，動態響應最快。
　　2. 第二環是速度環，通過檢測的伺服電機編碼器的信號來進行負反饋PID調節，它的環內PID輸出直接就是電流環的設定，所以速度環控制時就包含了速度環和電流環，換句話說任何模式都必須使用電流環，電流環是控制的根本，在速度和位置控制的同時系統實際也在進行電流(轉矩)的控制以達到對速度和位置的相應控制。
　　3. 最外環是位置環，它是位置給定與調解環節，它的環內PID輸出直接就是速度環的設定。其反饋信號既可取自電機編碼器，也可取自最終負載，需根據實際情況確定。由于位置控制環內部輸出就是速度環的設定，位置控制模式下系統進行了所有三個環的運算，此時的系統運算量最大，動態響應速度也最慢。

ID:239443 · 發表于 2023-7-10 14:51

樓主說的很詳細！

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