伺服电机的三种控制方式怎么选

发布者:西周以前的最新更新时间:2023-10-07 来源: elecfans关键字:伺服电机  控制方式  脉冲 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

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,我们该如何选择伺服电机的控制方式呢?


一、伺服电机脉冲控制方式

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)

06b341e6-f976-11ed-90ce-dac502259ad0.jpg

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能力,在一些干扰较强的应用场景,优先选用这种方式。但是这种方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加简单,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。

二、伺服电机模拟量控制方式

在需要使用伺服电机实现速度控制的应用场景,我们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。

模拟量有两种方式可以选择,电流或电压。

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即可实现控制,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,电压容易被干扰,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,可以使用在复杂的场景。

三、伺服电机通信控制方式

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进行控制,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。

077e3a0e-f976-11ed-90ce-dac502259ad0.png

四、拓展部分

1、伺服电机转矩控制

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的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm。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)。可以通过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。

2、伺服电机位置控制:

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,也有些伺服可以通过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,数控机床、印刷机械等等。

3 、伺服电机速度模式:

通过模拟量或脉冲频率的输入都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位,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,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加了整个系统的定位精度。

4、谈谈3环

伺服一般为三个环控制,所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。

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,从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,通过检测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必须使用电流环,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实际情况来定。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。


关键字:伺服电机  控制方式  脉冲 引用地址:伺服电机的三种控制方式怎么选

上一篇:步进电机相数如何选择
下一篇:在哪几种情况下会造成伺服电机抖动

推荐阅读最新更新时间:2024-11-17 00:28

军用脉冲激光测距仪的特点及通用性能
战术和战略用脉冲激光测距仪主要包括红宝石、Nd∶YAG、CO2、喇曼频移Nd∶YAG和Er∶玻璃等脉冲激光测距仪。 1.红宝石脉冲激光测距仪 0.69μm的红宝石脉冲激光测距仪是第一代军用激光测距仪,其结构简单,紧凑。因工作波长属近红外绿光,极易暴露目标,加上对人眼极不安全,目前除少数应用外已被淘汰。 2.Nd∶YAG脉冲激光测距仪 Nd∶YAG脉冲激光测距仪的主要优点是隐蔽性、电效率和脉冲重复工作频率大大优于红宝石激光测距仪,因而从60年代后期开始广泛装备部队;主要缺点:①工作波长为1.06μm,相对说来较短,在大气中的衰减较大,不完全适合自然雾和战场烟幕等环境条件;②1.06μm波长被发射后经人眼聚焦进入视网膜,在很短的
[测试测量]
吉时利新款3400系列脉冲/码型发生器可应用于纳米级产品
吉时利(Keithley)仪器公司日前宣布推出3400系列脉冲/码型发生器。此系列产品可以实现对从3纳秒到1000秒脉冲带宽的精确控制,并且具有简单直观的用户界面。3400系列脉冲/码型发生器是用于半导体器件和先进材料研究(例如应用于纳米技术项目)的产品,适合于研发实验室和技术开发实验室。 3400系列产品包括两种型号——3401单通道165MHz脉冲/码型发生器和3402双通道165MHz 脉冲/码型发生器。为了满足市场需求,3400系列将Keithley的脉冲测试能力进一步扩展到更广泛的应用范围,并且把Keithley的产品线从DC延伸到需求不断增长的脉冲源和测量。 脉冲发生器不仅用于特性分析
[新品]
可程控延迟脉冲信号源的设计
随着各种高新前沿技术的迅猛发展,传统设计的固定延迟时间的快前沿脉冲源,已不能满足需要,常常需要在一定范围内可对延迟时间进行任意设置。 一般讲来常规的设计有两种方法。一是将多个具有不同延迟时间的固定延迟脉冲产生 电路 单元,组合成一个可程控的 电路 ,通过计算机的 控制 来获得不同延迟时间的快沿脉冲输出,但很难达到高准确度的延迟时间和较好的快沿特性以及较高的脉冲形状的一致性。主要原因是在多个固定延迟单元电路的接入点处,不管是 电子 式还是 机械 式 开关 ,其接触 电阻 都是一个随机参数,并且该参数还受到电路周围环境的影响,从而使输出的脉冲前沿和延迟时间产生较大的随机误差,并且很难消除。而且采用这种方法所设计的电路复杂、体积也较大
[模拟电子]
伺服电机在有脉冲输出时不运转,如何处理?
1、高速旋转时发生 电机 偏差计数器溢出错误。 对策:检查电机动力电缆和 编码器 电缆的配线是否正确,电缆是否有破损。 输入较长指令脉冲时发生电机偏差计数器溢出错误。 对策:增益设置太大,重新手动调整增益或使用自动调整增益功能;延长加减速时间;负载过重,需要重新选定更大容量的电机或减轻负载,加装减速机等传动机构提高负荷能力。 2、运行过程中发生电机偏差计数器溢出错误。 对策:增大偏差计数器溢出水平设定值;减慢旋转速度;延长加减速时间;负载过重,需要重新选定更大容量的电机或减轻负载,加装减速机等传动机构提高负载能力。 3、伺服电机在有脉冲输出时不运转,如何处理? a、监视控制器的脉冲输出当前值以及脉冲输出灯是否闪烁,确认指令
[嵌入式]
STM32学习笔记之按键查询方式控制led灯的亮灭
其实接触STM32已经快半年了,端断续续的也学习了一下的STM32的各个模块的基本功能,刚开始的时候也是看比人的写的代码,看懂了然后再去修改,能够在自己的平台上实现基本的功能,也就是到现在才能真正的按照自己的想法来实现写功能,在本文中我将介绍下比较经典的按键驱动程序的实现方式--查询,当然中断方式的应用也比较广泛,在此先不做介绍了。 首先我的硬件平台是奋斗版STM32,之所以选择这款开发版是因为板子提供了许多关于ucos和ucgui的例程,想往这方面发展的童鞋可以考虑哦,呵呵,不多说了,开发板带的芯片型号是STM32F103VET6: 64K 片内SRAM,512K 片内FALSH. 本文所用到的外设:3个le
[单片机]
多功能同步控制控制运行方式
多功能同步控制器多轴虚拟主轴同步运行方式: 多轴虚拟主轴方式即没有主轴运行方式。这种运行方式主要应用于象印刷机械中的轮转印刷机、多色套印机械、纺织机械中的牵引等。他们的共同特点是:系统中有多点需要精确同步运行,其同步要求不仅是在系统稳定运行时,而且在系统运行中速度的每一个时间微分点。该方式的执行过程中各同步点之间不存在指令时间差。 多轴主从随动同步运行方式: 该方式中,除主轴自由运行外,其余各点均以随动方式跟随主轴及前轴同步运行。该同步方式分为:速度同步和位置同步两种方式。 单轴定位(相角)控制方式: 单轴定位(相角)控制方式是根据用户指令指定的直线运动距离或运行弧度做相应的控制运行。该功能可用于各种需要做定位控制的场合。
[嵌入式]
脉冲信号的产生与整形
在数字技术的各种应用中,经常要用到矩形波、方波、尖顶波和锯齿波等脉冲形波。其中矩形波和方波是较重工的信号波形,它们经常用来作为电路的开关信号和控制信号。 许多其它形状的脉冲波形也可以由它们变换而得到。
[模拟电子]
关于DVD与高速串行总线抖动测量技术
  引言   随着计算机和通信系统总线速度的显著提高,特别是各种不同的采用内嵌时钟技术的高速串行总线日益普及,定时抖动已经成为影响其性能的基本因素;而DVD普遍于国内外伴随的品质控制-抖动问题又成为厂商与用户关注的焦点.如何面对关系到系统成败关键的这二个领域的具有共性的抖动测量技术与方法是我们应研讨重点方案。值此将所采的不同的新型和实用之测量技术作分折介绍。   1、作为新标准的DVD抖动测量方法   1.1使用数字时间取样和处理技术(TIA)的方法测量抖动   使用数字处理方法读取抖动值。抖动测量设备, 例如型号LEl875(S1版)和LEl870(抖动测量设备)使用数字处理方法(即使用和TIA相同的处理方法)以读取抖动
[测试测量]
小广播
最新嵌入式文章
何立民专栏 单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

换一换 更多 相关热搜器件

 
EEWorld订阅号

 
EEWorld服务号

 
汽车开发圈

电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved