Istnieją trzy tryby sterowania serwosilnikiem: impulsowy, analogowy i komunikacyjny.Jak powinniśmy wybrać tryb sterowania serwosilnikiem w różnych scenariuszach zastosowań?
1. Tryb sterowania impulsowego serwomotoru
W przypadku niektórych małych, samodzielnych urządzeń, najpowszechniejszą metodą stosowania powinno być sterowanie impulsowe w celu realizacji pozycjonowania silnika.Ta metoda sterowania jest prosta i łatwa do zrozumienia.
Podstawowa koncepcja sterowania: całkowita liczba impulsów określa przemieszczenie silnika, a częstotliwość impulsów określa prędkość silnika.Impuls jest wybierany w celu realizacji sterowania serwomotorem, otwórz instrukcję serwomotoru i ogólnie pojawi się tabela podobna do poniższej:
Oba są sterowaniem impulsowym, ale implementacja jest inna:
Po pierwsze, sterownik otrzymuje dwa szybkie impulsy (A i B) i określa kierunek obrotu silnika poprzez różnicę faz między dwoma impulsami.Jak pokazano na powyższym rysunku, jeśli faza B jest o 90 stopni szybsza niż faza A, jest to obrót do przodu;wówczas faza B jest o 90 stopni wolniejsza niż faza A, jest to obrót odwrotny.
Podczas pracy impulsy dwufazowe tego sterowania są naprzemienne, dlatego tę metodę sterowania nazywamy również sterowaniem różnicowym.Ma charakterystykę różnicową, co pokazuje również, że ta metoda sterowania, impuls sterujący ma wyższą zdolność przeciwzakłóceniową, w niektórych scenariuszach zastosowań z silnymi zakłóceniami ta metoda jest preferowana.Jednakże w ten sposób jeden wał silnika musi zajmować dwa porty impulsów o dużej prędkości, co nie jest odpowiednie w sytuacji, gdy porty impulsów o dużej prędkości są szczelne
Po drugie, sterownik nadal otrzymuje dwa szybkie impulsy, ale te dwa szybkie impulsy nie występują w tym samym czasie.Gdy jeden impuls jest w stanie wyjściowym, drugi musi być w stanie nieprawidłowym.Wybierając tę metodę sterowania, należy zadbać o to, aby jednocześnie było tylko jedno wyjście impulsowe.Dwa impulsy, jedno wyjście biegnie w kierunku dodatnim, a drugie w kierunku ujemnym.Podobnie jak w powyższym przypadku, metoda ta również wymaga dwóch szybkich portów impulsowych na jeden wał silnika.
Trzeci typ polega na tym, że do sterownika wystarczy podać tylko jeden sygnał impulsowy, a praca silnika w przód i w tył jest określana przez sygnał IO w jednym kierunku.Ta metoda sterowania jest prostsza w sterowaniu, a zajęcie zasobów szybkiego portu impulsowego jest również najmniejsze.Ogólnie rzecz biorąc, w małych systemach ta metoda może być preferowana.
Po drugie, metoda sterowania analogowego serwomotoru
W scenariuszu aplikacji, w którym do realizacji sterowania prędkością potrzebny jest silnik serwo, możemy wybrać wartość analogową w celu realizacji sterowania prędkością silnika, a wartość wartości analogowej określa prędkość obrotową silnika.
Istnieją dwa sposoby wyboru wielkości analogowej, prądu lub napięcia.
Tryb napięciowy: Wystarczy dodać określone napięcie do zacisku sygnału sterującego.W niektórych scenariuszach można nawet użyć potencjometru, aby uzyskać kontrolę, co jest bardzo proste.Jednak jako sygnał sterujący wybierane jest napięcie.W złożonym środowisku napięcie łatwo ulega zakłóceniom, co powoduje niestabilność sterowania.
Tryb prądu: wymagany jest odpowiedni moduł wyjścia prądowego, ale sygnał prądowy ma silne właściwości przeciwzakłóceniowe i może być używany w złożonych scenariuszach.
3. Tryb sterowania komunikacją serwosilnika
Typowymi sposobami realizacji sterowania serwomotorem poprzez komunikację są CAN, EtherCAT, Modbus i Profibus.Stosowanie metody komunikacji do sterowania silnikiem jest preferowaną metodą sterowania w przypadku niektórych złożonych i dużych scenariuszy zastosowań systemowych.W ten sposób można łatwo dostosować wielkość systemu i liczbę wałów silnika bez skomplikowanego okablowania sterującego.Zbudowany system jest niezwykle elastyczny.
Po czwarte, część rozszerzająca
1. Sterowanie momentem silnika serwo
Metoda kontroli momentu obrotowego polega na ustawianiu zewnętrznego wyjściowego momentu obrotowego wału silnika poprzez wprowadzenie zewnętrznej wielkości analogowej lub przypisanie adresu bezpośredniego.Specyficzna wydajność polega na tym, że na przykład, jeśli 10 V odpowiada 5 Nm, gdy zewnętrzna wielkość analogowa jest ustawiona na 5 V, wał silnika ma moc wyjściową 2,5 Nm.Jeżeli obciążenie wału silnika jest mniejsze niż 2,5 Nm, silnik znajduje się w stanie przyspieszania;gdy obciążenie zewnętrzne wynosi 2,5 Nm, silnik znajduje się w stanie stałej prędkości lub zatrzymania;gdy obciążenie zewnętrzne jest większe niż 2,5 Nm, silnik znajduje się w stanie zwalniania lub przyspieszania wstecznego.Ustawiony moment obrotowy można zmienić poprzez zmianę ustawienia wielkości analogowej w czasie rzeczywistym lub wartość odpowiedniego adresu można zmienić poprzez komunikację.
Stosowany jest głównie w urządzeniach nawijających i rozwijających, które mają rygorystyczne wymagania dotyczące siły materiału, takich jak urządzenia nawijające lub urządzenia do przeciągania światłowodów.Ustawienie momentu obrotowego należy zmienić w dowolnym momencie w zależności od zmiany promienia uzwojenia, aby mieć pewność, że siła materiału nie zmieni się wraz ze zmianą promienia uzwojenia.zmienia się wraz z promieniem uzwojenia.
2. Sterowanie położeniem serwomotoru
W trybie kontroli położenia prędkość obrotowa jest zwykle określana przez częstotliwość impulsów wejściowych z zewnątrz, a kąt obrotu jest określany przez liczbę impulsów.Niektóre serwa mogą bezpośrednio przypisywać prędkość i przemieszczenie poprzez komunikację.Ponieważ tryb pozycjonowania może mieć bardzo ścisłą kontrolę nad prędkością i pozycją, jest on powszechnie stosowany w urządzeniach pozycjonujących, obrabiarkach CNC, maszynach drukarskich i tak dalej.
3. Tryb prędkości silnika serwo
Prędkość obrotową można regulować poprzez wprowadzenie wielkości analogowej lub częstotliwości impulsów.Tryb prędkości może być również używany do pozycjonowania, gdy zapewnione jest sterowanie PID w pętli zewnętrznej górnego urządzenia sterującego, ale sygnał położenia silnika lub sygnał położenia bezpośredniego obciążenia musi zostać przesłany do górnego komputera.Informacje zwrotne do użytku operacyjnego.Tryb położenia obsługuje również pętlę zewnętrzną obciążenia bezpośredniego w celu wykrycia sygnału położenia.W tym momencie enkoder na końcu wału silnika wykrywa tylko prędkość silnika, a sygnał położenia jest dostarczany przez bezpośrednie urządzenie wykrywające po stronie obciążenia końcowego.Zaletą tego jest to, że może skrócić pośredni proces transmisji.Błąd zwiększa dokładność pozycjonowania całego systemu.
4. Porozmawiajcie o trzech pierścieniach
Serwomechanizm jest zazwyczaj sterowany przez trzy pętle.Tak zwane trzy pętle to trzy systemy regulacji PID z ujemnym sprzężeniem zwrotnym w pętli zamkniętej.
Najbardziej wewnętrzną pętlą PID jest pętla prądowa, która jest całkowicie realizowana wewnątrz serwonapędu.Prąd wyjściowy każdej fazy silnika do silnika jest wykrywany przez urządzenie Halla, a ujemne sprzężenie zwrotne służy do regulacji ustawienia prądu dla regulacji PID, tak aby uzyskać prąd wyjściowy możliwie najbliższy.Równa ustawionemu prądowi, pętla prądowa steruje momentem obrotowym silnika, więc w trybie momentu sterownik ma najmniejszą operację i najszybszą reakcję dynamiczną.
Druga pętla to pętla prędkości.Regulacja PID z ujemnym sprzężeniem zwrotnym odbywa się na podstawie wykrytego sygnału z enkodera silnika.Wyjście PID w swojej pętli jest bezpośrednio ustawieniem pętli prądowej, więc sterowanie pętlą prędkości obejmuje pętlę prędkości i pętlę prądową.Innymi słowy, każdy tryb musi wykorzystywać pętlę prądową.Pętla prądowa jest podstawą sterowania.Podczas gdy prędkość i położenie są kontrolowane, system w rzeczywistości kontroluje prąd (moment obrotowy), aby uzyskać odpowiednią kontrolę prędkości i położenia.
Trzecia pętla to pętla pozycji, która jest pętlą najbardziej zewnętrzną.Można go zbudować pomiędzy sterownikiem a enkoderem silnika lub pomiędzy sterownikiem zewnętrznym a enkoderem silnika lub obciążeniem końcowym, w zależności od aktualnej sytuacji.Ponieważ wewnętrznym wyjściem pętli sterowania położeniem jest ustawienie pętli prędkości, w trybie sterowania położeniem system wykonuje operacje wszystkich trzech pętli.W tym momencie system wykonuje największą ilość obliczeń i najwolniejszą szybkość reakcji dynamicznej.
Powyższe informacje pochodzą z Chengzhou News
Czas publikacji: 31 maja 2022 r