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伺服电机实现精确控制扭矩模式和速度模式的不同含义

发表时间:2022-02-15 18:04【 阅读量:-查看手机网址
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  当应用程序需要精确控制位置、速度或扭矩(或三者的组合)时,使用伺服系统。根据被控制的参数,伺服系统可以在扭矩模式、速度模式或位置模式下运行。每种模式都需要控制回路,使伺服驱动器和控制器能够监控影响参数并向电机提供正确的命令以实现所需的性能。


  一、伺服控制–扭矩模式


  在转矩模式(也称为电流模式)下,电流回路控制电机的行为。由于转矩与电流成正比,伺服控制器从伺服驱动器获得实际的电机电流,并以此来确定实际的电机转矩。然后,它将实际扭矩值与所需扭矩进行比较,并调整输送到电机的电流以达到所需扭矩。电流控制回路通常使用PI(比例积分)控制器进行调整,并且电流回路参数通常由制造商设置。


  需要扭矩模式控制的应用范围从卷绕(在卷绕时必须在材料卷材上保持恒定张力)到注塑成型(必须对模具施加恒定锁模力)。电机产生的扭矩量取决于它接收的电流量。扭矩决定了电机的加速度,从而影响速度和位置。因此,伺服系统总是包括一个电流控制回路。


  二、伺服控制-速度模式


  当应用要求电机保持设定速度时,即使在负载变化的情况下,也可以使用速度模式。在速度模式下,电机速度由发送到电机的电压量控制。但是要改变电机的速度(加速或减速)需要增加或减少电机扭矩,因此速度模式下也需要电流控制回路。当使用多个控制回路时,这些回路是级联的,电流控制是最内层的回路,速度控制回路“围绕”电流回路添加。当使用位置控制环时,它被添加到速度环周围,形成最外层环。调谐是从内环到外环进行的,因此首先调谐电流环,然后是速度控制环,然后是位置控制环。


  许多先进的伺服控制器可以“即时”在控制模式之间切换——例如,在系统运行时从速度模式转换到扭矩模式,而不会造成不稳定或中断。速度控制回路从编码器或旋转变压器获得速度信息,以确定实际速度和指令速度之间的误差,并使用该误差来确定电机需要什么电流(扭矩)来纠正速度误差。速度控制回路通常是一个PI控制器,在速度模式下运行的伺服系统有时包括平滑加速和减速的参数,以最大限度地减少加加速度的影响。


  使用速度模式的应用示例包括传送带跟踪、分配和加工过程(例如研磨或抛光),其中电机负载会发生变化,但需要在整个过程中保持速度。


  三、当应用程序调用所有三个控制循环时


  伺服系统也可以在位置模式下运行,允许电机将负载移动到一个精确的位置,无论是相对于起始位置还是基于绝对位置。为了在伺服控制中实现位置模式,通常需要所有三个控制回路:扭矩、速度和位置。这是因为必须监控电机的速度以确定其位置,并且必须监控扭矩以确定电机需要多少电流才能达到指令位置,而不会出现下冲或过冲。位置控制回路使用PI或PID(比例-积分-微分)控制器。

此文关键字:扭矩模式和速度模式

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