在电机控制领域,无论是速度、转矩还是位置调节,都离不开模拟量的基础,而位置调节更是依赖于精准的脉冲信号。在具体控制策略的选择上,我们通常会根据客户的实际需求以及所需的运动特性来决定。下面,我们就来具体探讨一下不同控制模式下的应用场景。
以皖南电机为例,若客户对电机的速度与位置没有特别的要求,只需保证恒定的输出转矩,那么转矩控制模式将是首选。而对于那些对位置和速度精度有较高要求,但对实时转矩关注度不高的客户,转矩控制模式可能就不够便捷,此时,速度或位置控制模式可能更为适宜。
皖南电机在速度控制模式上,如果上位控制器具备优越的闭环控制功能,那么速度控制模式可以带来更佳的效果。而对于那些对实时性要求不高或基本无实时性需求的应用,位置控制模式对上位控制器的性能要求并不高。
从伺服驱动器的响应速度角度来看,转矩模式计算量*小,响应速度*快;而位置模式计算量*大,响应速度*慢。对于动态性能要求较高的应用,需要对电机进行实时调整。如果控制器运算速度较慢(如PLC或低端运动控制器),则采用位置控制模式;如果控制器运算速度快,则可选用速度控制模式,并将位置环移至控制器,以降低驱动器工作量,提升效率(如多数中高端运动控制器)。对于更高级的上位控制器,转矩控制模式可进一步采用,将速度环也移出驱动器,这通常仅适用于高端专用控制器,且此时甚至无需使用伺服电机。
在评价驱动器控制性能时,各厂家都会声称自家产品*佳。一种直观的比较方法为响应带宽。在转矩控制或速度控制时,通过脉冲发生器施加方波信号,使电机正反转,频率逐渐提升,示波器显示扫频信号。当包络线顶点达到*高值的70.7%时,表示失步,此时频率的高低可反映产品性能。一般电流环可达到1000Hz以上,而速度环仅几十赫兹。
关于不同控制模式的详细阐述如下:
1、转矩控制:通过外部模拟量输入或直接地址赋值设定电机输出转矩,如10V对应5Nm,5V对应2.5Nm。低于设定转矩时电机正转,等于设定转矩时电机静止,高于设定转矩时电机反转。可实时调整模拟量设定或通过通讯改变地址数值。
2、位置控制:通过外部脉冲频率确定转动速度,脉冲个数确定转动角度。适用于定位装置,如数控机床、印刷机械等。
3、速度模式:通过模拟量输入或脉冲频率控制转动速度。上位控制装置外环PID控制时,速度模式也可定位,需将电机位置信号或负载位置信号反馈至上位控制器。
4、三环控制:伺服系统通常采用三个闭环负反馈PID调节系统。*内层为电流环,负责控制电机转矩;中间层为速度环,负责控制电流设定;*外层为位置环,负责控制速度设定。位置控制模式下,系统需进行所有三环的运算,运算量*大,响应速度*慢。