掌握伺服电机控制将是决定从事机器人行业的唯一途径。
文章目录
- 1分类
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- (1)直流刷
- (2)直流无刷
- (3)伺服电机交流
- (4)永磁交流伺服电机
- 2调试方法
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- (1)初始化参数
- (2)接线
- (3)试方向
- (4)抑制零漂
- (5)建立闭环控制
- (6)调整闭环参数
伺服系统(servo mechanism)它是一种自动控制系统,使物体的位置、方向和状态能够随着输入目标(或给定值)的任意变化而变化。伺服主要依靠脉冲定位,基本上可以理解伺服电机接收到一个脉冲,旋转一个脉冲对应的角度,实现位移,因为伺服电机本身具有脉冲功能,所以伺服电机每个旋转角度都会发出相应数量的脉冲,从而呼应伺服电机接收的脉冲,或闭环,使系统知道伺服电机发送了多少脉冲,同时,收集了多少脉冲,以便准确控制电机的旋转,从而实现准确的定位,达到0.001mm。
1分类
按电流成分分为直流和交流伺服电机 根据是否有电刷,直流伺服电机分为电刷有刷和无刷。 交流伺服电机分为同步电机同步和异步。 交流伺服电机按转子是否分为永磁铁交流伺服和永磁交流伺服。
(1)直流刷
直流刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,易于控制,需要维护,但维护不方便(碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此,它可用于对成本敏感的普通工业和民用场所。
(2)直流无刷
无刷直流伺服电机与交流伺服电机的功能差异:由于正弦波控制,转矩脉动较小,交流伺服更好。直流伺服是梯形波。但是直流伺服比较简单便宜。
(3)伺服电机交流
交流伺服电机定子的结构与电容分相式单相异步电机基本相似.定子上有两个位置相差90°一个是励磁绕组Rf,它总是连接到交流电压Uf另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。因此,交流伺服电机又称两个伺服电机。
交流伺服电机的转子通常是鼠笼式的,但为了使伺服电机具有较宽的调速范围和线性机械特性,没有旋转现象和快速响应性能,与普通电机相比,它应具有转子电阻大、旋转惯量小的特点。转子结构有两种形式:一种是由高电阻导电材料制成的鼠笼转子,为了减少转子的旋转惯性,转子变细;另一种是铝合金制成的空心杯转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了降低磁路的磁阻,固定的内定子应放置在空心杯转子中。空心杯转子旋转惯性小,反应快,运行平稳,应用广泛。
当交流伺服电机没有控制电压时,定子中只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子产生旋转磁场,转子沿旋转磁场旋转。当负载恒定时,电机的速度随控制电压的大小而变化。当控制电压相反时,伺服电机将反转。
交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,一般用于运动控制电机功率范围大,功率大。大惯量,最高旋转速度低,随着功率的增加而迅速下降。因此适用于低速平稳运行。
(4)永磁交流伺服电机
随着集成电路、电力电子技术和交流变速驱动技术的发展,永磁交流伺服驱动技术得到了突出的发展。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向,使原直流伺服面临被淘汰的危机。与直流伺服电机相比,永磁交流伺服电机的主要优点是:
- ⑴无电刷和换向器,工作可靠,维护要求低。
- ⑵定子绕组散热更方便。
- ⑶惯性小,容易提高系统的快速性。
- ⑷适用于高速大力矩工作状态。
- ⑸体积和重量在同功率下较小。
2调试方法
(1)初始化参数
初始化参数在接线前。 控制卡:选择控制方法;PID参数清零;默认关闭控制卡上电时的能量信号;保存此状态,确保控制卡再次上电时处于此状态。 伺服电机:设置控制模式;设置由外部控制;编码器信号输出的齿轮比;设置控制信号与电机转速之间的比例关系。一般来说,建议伺服工作中的最大设计速度对应9V控制电压。例如,山洋设置1V出厂值为500,如果您只准备让电机在1000转以下工作,速设置为111。
(2)接线
断电控制卡,连接控制卡与伺服之间的信号线。必须连接以下线路:控制卡的模拟输出线、使信号线、伺服输出的编码器信号线。复查接线无误后,电机和控制卡(以及PC)上电。此时,电机不应移动,并且可以用外力轻松旋转。如果没有,检查使信号的设置和接线。使用外力转动电机,检查控制卡是否能正确检测电机位置的变化,否则检查编码器信号的接线和设置
(3)试方向
对于闭环控制系统,如果反馈信号的方向不正确,后果肯定是灾难性的。伺服的能量信号通过控制卡打开。伺服应以较低的速度旋转,这就是传说中的零漂。抑制零漂的指令或参数通常存在于控制卡上。使用此指令或参数,看看电机的速度和方向是否可以通过此指令(参数)控制。如无法控制,请检查模拟量接线和控制模式的参数设置。确认给出正数,电机正转,编码器计数增加;给出负数,电机反转,编码器计数减少。如果电机有负载,行程有限,不要这样。测试不要给过大的电压,建议在1V以下。如方向不一致,可修改控制卡或电机上的参数。
(4)抑制零漂
在闭环控制过程中,零漂的存在会对控制效果产生一定的影响,最好抑制制它。使用控制卡或伺服抑制零漂移参数,仔细调整,使电机转速接近零。由于零漂移本身也有一定的随机性,因此不需要电机转速绝对为零。
(5)建立闭环控制
伺服信号再次通过控制卡释放,并在控制卡上输入较小的比例增益。至于它有多小,这只能依靠感觉。如果你真的不放心,输入控制卡允许的最小值。打开控制卡和伺服的能量信号。此时,电机应能够按照运动指令大致移动。
(6)调整闭环参数
必须仔细调整控制参数,确保电机按照控制卡的指令移动,这部分工作更有经验,这里只能省略。