伺服電機(jī)速度控制和轉(zhuǎn)矩控制由模擬量控制，位置控制由發(fā)送脈沖控制。具體的控制方式要根據(jù)客戶(hù)的要求和運(yùn)動(dòng)功能來(lái)選擇。

接下來(lái)，我們將介紹伺服電機(jī)的三種控制模式:

如果你對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置沒(méi)有要求，輸出一個(gè)恒定的扭矩就可以了，當(dāng)然是在扭矩模式下。

如果對(duì)位置和速度有一定的精度要求，但對(duì)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩不是很在意，最好使用速度或位置模式。

如果上位控制器有很好的閉環(huán)控制功能，速度控制效果會(huì)更好。如果要求本身不是很高，或者基本沒(méi)有實(shí)時(shí)性要求，位置控制對(duì)上位控制器要求不高。

就伺服驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)速度而言，轉(zhuǎn)矩模式的計(jì)算量最小，驅(qū)動(dòng)器對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)最快。位置計(jì)算量最大，驅(qū)動(dòng)器對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)最慢。

當(dāng)運(yùn)動(dòng)中對(duì)動(dòng)態(tài)性能有較高要求時(shí)，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

如果控制器本身的運(yùn)行速度很慢(如PLC或低端運(yùn)動(dòng)控制器)，則采用位置控制。

如果控制器的運(yùn)行速度較快，可以將位置環(huán)以速度的方式從驅(qū)動(dòng)器移到控制器，以減少驅(qū)動(dòng)器的工作量，提高效率；

如果有更好的上位控制器，也可以用扭矩控制，速度環(huán)也可以從驅(qū)動(dòng)中去掉，一般只有高端專(zhuān)用控制器才有。

一般來(lái)說(shuō)，比較驅(qū)動(dòng)控制的好壞有一個(gè)直觀的方法，叫做響應(yīng)帶寬。

轉(zhuǎn)矩控制或速度控制時(shí)，脈沖發(fā)生器給它一個(gè)方波信號(hào)，使電機(jī)不斷地正反轉(zhuǎn)，不斷地提高頻率。示波器顯示一個(gè)掃描信號(hào)。當(dāng)包絡(luò)的峰值達(dá)到最高值的70.7%時(shí)，說(shuō)明控制失步。這時(shí)候頻率就能看出控制的好壞。一般電流環(huán)可以做到1000HZ以上，速度環(huán)只能做到幾十HZ。

01

扭矩控制

轉(zhuǎn)矩控制方式是通過(guò)外部模擬量的輸入或直接地址分配來(lái)設(shè)定電機(jī)軸的外部輸出轉(zhuǎn)矩。具體表述為，比如10V對(duì)應(yīng)5Nm，當(dāng)外部模擬量設(shè)置為5V時(shí)，電機(jī)軸的輸出為2.5Nm:電機(jī)軸負(fù)載低于2.5Nm時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，外部負(fù)載等于2.5Nm，大于2.5Nm時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)(通常是重力負(fù)載情況下)。您可以通過(guò)即時(shí)改變模擬量的設(shè)置，或通過(guò)通訊方式改變相應(yīng)地址的值來(lái)改變?cè)O(shè)定扭矩。

主要用于對(duì)材料受力有嚴(yán)格要求的卷繞和放卷裝置，如纏繞裝置或光纖牽引裝置。扭矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞半徑的變化隨時(shí)改變，以保證材料的受力不會(huì)隨著纏繞半徑的變化而變化。

02

位置控制

位置控制方式一般是通過(guò)外部輸入脈沖的頻率來(lái)決定轉(zhuǎn)速，通過(guò)脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)決定轉(zhuǎn)角，有些伺服可以通過(guò)通訊的方式直接給速度和位移賦值。由于位置模式可以嚴(yán)格控制速度和位置，所以一般應(yīng)用于定位設(shè)備。

數(shù)控機(jī)床、印刷機(jī)械等應(yīng)用。

03

速度模式

轉(zhuǎn)速可由模擬量輸入或脈沖頻率控制，提供上位控制器外環(huán)PID控制時(shí)也可定位速度模式，但必須將電機(jī)的位置信號(hào)或直接負(fù)載的位置信號(hào)反饋給上位控制器進(jìn)行計(jì)算。位置模式還支持直接負(fù)載外環(huán)來(lái)檢測(cè)位置信號(hào)。此時(shí)電機(jī)軸端的編碼器只檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，位置信號(hào)由直接最終負(fù)載端的檢測(cè)裝置提供。這樣做的好處是減少了中間傳輸過(guò)程中的誤差，增加了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。

一般電機(jī)由三個(gè)回路控制，所謂三個(gè)回路就是三個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)。最內(nèi)部的PID回路是電流回路，完全在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部進(jìn)行?；魻柶骷z測(cè)驅(qū)動(dòng)器每相輸出到電機(jī)的電流，負(fù)反饋通過(guò)PID調(diào)節(jié)電流設(shè)定，使輸出電流盡可能接近設(shè)定電流，電流環(huán)控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩。因此，在扭矩模式下，駕駛員的計(jì)算量最小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)最快。

第二個(gè)回路是速度回路，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)編碼器的信號(hào)進(jìn)行負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)。它在環(huán)中的PID輸出直接是電流環(huán)的設(shè)定，所以速度環(huán)控制包括速度環(huán)和電流環(huán)。換句話(huà)說(shuō)，任何模式都必須使用電流回路，這是控制的基礎(chǔ)。在速度和位置控制的同時(shí)，系統(tǒng)實(shí)際上是在控制電流(轉(zhuǎn)矩)來(lái)實(shí)現(xiàn)速度和位置的相應(yīng)控制。

第三環(huán)是位置環(huán)，是最外面的環(huán)。它可以建立在驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)編碼器之間，也可以建立在外部控制器和電機(jī)編碼器或最終負(fù)載之間，具體取決于實(shí)際情況。因?yàn)槲恢每刂苹芈返膬?nèi)部輸出是速度回路的設(shè)置，所以系統(tǒng)在位置控制模式下執(zhí)行所有三個(gè)回路操作。此時(shí)系統(tǒng)計(jì)算量最大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度最慢。