Υπάρχουν τρεις τρόποι ελέγχου σερβοκινητήρα: παλμικός, αναλογικός και έλεγχος επικοινωνίας. Πώς να επιλέξετε τη λειτουργία ελέγχου σερβοκινητήρα σε διαφορετικά σενάρια εφαρμογής;
1. Λειτουργία ελέγχου παλμών σερβοκινητήρα
Σε κάποιο μικρό αυτόνομο εξοπλισμό, η χρήση του ελέγχου παλμών για την επίτευξη της θέσης του κινητήρα, θα πρέπει να είναι η πιο κοινή εφαρμογή, αυτή η λειτουργία ελέγχου είναι απλή, εύκολη στην κατανόηση. Βασική ιδέα ελέγχου: ο συνολικός παλμός καθορίζει τη μετατόπιση του κινητήρα, η συχνότητα παλμού καθορίζει την ταχύτητα του κινητήρα. Ο παλμός επιλέγεται για να πραγματοποιήσει τον έλεγχο του σερβοκινητήρα. Ανοίξτε το εγχειρίδιο χρήσης του σερβοκινητήρα, θα υπάρχει ένας πίνακας ως εξής:
Και τα δύο ελέγχονται με παλμό, αλλά η υλοποίηση είναι διαφορετική:
Πρώτον, ο οδηγός λαμβάνει δύο παλμούς υψηλής ταχύτητας (Α, Β) και καθορίζει την κατεύθυνση περιστροφής του κινητήρα μέσω της διαφοράς φάσης μεταξύ των δύο παλμών. Στο παραπάνω σχήμα, εάν το Β είναι 90 μοίρες ταχύτερο από τη φάση Α, είναι θετικό. Αν το Β είναι 90 μοίρες πιο αργό από το Α, είναι ανεστραμμένο. Κατά τη λειτουργία, οι δύο παλμοί φάσης αυτού του ελέγχου είναι εναλλασσόμενοι, επομένως ονομάζουμε επίσης αυτόν τον τρόπο ελέγχου διαφορικό έλεγχο. Έχει το χαρακτηριστικό διαφοράς, το οποίο δείχνει επίσης ότι αυτός ο τρόπος ελέγχου, ο παλμός ελέγχου έχει υψηλότερη ικανότητα κατά των παρεμβολών, σε ορισμένα σενάρια εφαρμογών με ισχυρές παρεμβολές, αυτός ο τρόπος είναι προτιμότερος. Αλλά με αυτόν τον τρόπο, ένας άξονας κινητήρα πρέπει να καταλαμβάνει δύο θύρες παλμών υψηλής ταχύτητας, κάτι που είναι άβολο για την τεταμένη κατάσταση της θύρας παλμών υψηλής ταχύτητας.
Δεύτερον, ο οδηγός εξακολουθεί να λαμβάνει δύο παλμούς υψηλής ταχύτητας, αλλά οι δύο παλμοί υψηλής ταχύτητας δεν υπάρχουν ταυτόχρονα. Όταν ο ένας παλμός είναι σε κατάσταση εξόδου, ο άλλος πρέπει να είναι σε μη έγκυρη κατάσταση. Όταν επιλέγετε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας ελέγχου, είναι σημαντικό να βεβαιωθείτε ότι εξέρχεται μόνο ένας παλμός κάθε φορά. Δύο παλμοί, ένας έξοδος για τη θετική κατεύθυνση, ο άλλος για την αρνητική κατεύθυνση. Όπως και στην παραπάνω περίπτωση, αυτή η λειτουργία είναι επίσης ένας άξονας κινητήρα που πρέπει να καταλαμβάνει δύο θύρες παλμών υψηλής ταχύτητας.
Τρίτον, μόνο ένα σήμα παλμού χρειάζεται να δοθεί στον οδηγό και η θετική και αρνητική λειτουργία του κινητήρα προσδιορίζεται από το σήμα IO προς μία κατεύθυνση. Αυτή η λειτουργία ελέγχου είναι απλούστερη και καταλαμβάνει τους λιγότερους πόρους της θύρας παλμών υψηλής ταχύτητας. Σε ένα τυπικό μικρό σύστημα, αυτό προτιμάται.
2. Λειτουργία ελέγχου προσομοίωσης σερβοκινητήρα
Στο σενάριο εφαρμογής που χρειάζεται να χρησιμοποιήσει σερβοκινητήρα για να πραγματοποιήσει έλεγχο ταχύτητας, μπορούμε να επιλέξουμε την αναλογική ποσότητα για να πραγματοποιήσουμε τον έλεγχο ταχύτητας του κινητήρα, η τιμή της αναλογικής ποσότητας καθορίζει την ταχύτητα λειτουργίας του κινητήρα. Η αναλογική ποσότητα μπορεί να επιλεγεί με δύο τρόπους, ρεύμα ή τάση. Λειτουργία τάσης, χρειάζεται μόνο να προσθέσετε μια ορισμένη ποσότητα τάσης στο τέλος του σήματος ελέγχου. Η υλοποίηση είναι απλή, σε ορισμένα σενάρια χρησιμοποιείται ποτενσιόμετρο για να επιτευχθεί έλεγχος. Ωστόσο, όταν η τάση χρησιμοποιείται ως σήμα ελέγχου, είναι εύκολο να παρεμβληθεί η τάση στο περίπλοκο περιβάλλον, με αποτέλεσμα ασταθή έλεγχο. Τρέχουσα λειτουργία: Απαιτείται η αντίστοιχη τρέχουσα μονάδα εξόδου. Αλλά το τρέχον σήμα έχει ισχυρή ικανότητα κατά της εμπλοκής και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε περίπλοκες σκηνές.
3. Λειτουργία ελέγχου επικοινωνίας σερβοκινητήρα
Το CAN, το EtherCAT, το Modbus και το Profibus είναι συνηθισμένοι τρόποι υλοποίησης του ελέγχου σερβοκινητήρα μέσω επικοινωνίας. Ο έλεγχος του κινητήρα μέσω επικοινωνίας είναι η προτιμώμενη μέθοδος ελέγχου σε ορισμένα πολύπλοκα και μεγάλα σενάρια εφαρμογής συστήματος. Χρησιμοποιώντας τη λειτουργία επικοινωνίας, το μέγεθος του συστήματος, ο αριθμός του άξονα του κινητήρα κόβονται εύκολα, χωρίς περίπλοκη καλωδίωση ελέγχου. Το ενσωματωμένο σύστημα είναι εξαιρετικά ευέλικτο.
Ο έλεγχος ταχύτητας και ο έλεγχος ροπής του σερβοκινητήρα ελέγχονται από αναλογική ποσότητα. Ο έλεγχος θέσης ελέγχεται με την αποστολή παλμών. Η συγκεκριμένη λειτουργία ελέγχου θα πρέπει να επιλέγεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις των πελατών και να πληροί τη λειτουργία κίνησης. Εάν δεν έχετε απαιτήσεις για την ταχύτητα και τη θέση του κινητήρα, εφόσον η έξοδος μιας σταθερής ροπής, φυσικά, είναι η λειτουργία ροπής.
Εάν η θέση και η ταχύτητα έχουν ορισμένες απαιτήσεις ακρίβειας και η ροπή σε πραγματικό χρόνο δεν ενδιαφέρεται πολύ, η λειτουργία ροπής δεν είναι πολύ βολική, η λειτουργία ταχύτητας ή θέσης είναι καλύτερη. Εάν ο επάνω ελεγκτής έχει καλή λειτουργία ελέγχου κλειστού βρόχου, η επίδραση του ελέγχου ταχύτητας θα είναι καλύτερη. Εάν οι απαιτήσεις δεν είναι πολύ υψηλές ή δεν υπάρχει απαίτηση σε πραγματικό χρόνο, η λειτουργία ελέγχου θέσης δεν έχει υψηλές απαιτήσεις στον επάνω ελεγκτή.
Όσον αφορά την ταχύτητα απόκρισης του οδηγού σερβομηχανισμού, η λειτουργία ροπής απαιτεί τον λιγότερο υπολογισμό και ο οδηγός ανταποκρίνεται ταχύτερα στο σήμα ελέγχου. Η λειτουργία θέσης έχει τους περισσότερους υπολογισμούς και η απόκριση του οδηγού στο σήμα ελέγχου είναι η πιο αργή.
Είναι απαραίτητο να ρυθμίσετε τον κινητήρα σε πραγματικό χρόνο όταν απαιτείται η δυναμική απόδοση σε κίνηση. Επομένως, εάν ο ίδιος ο ελεγκτής είναι αργός (όπως το PLC ή ο ελεγκτής κίνησης χαμηλού επιπέδου), χρησιμοποιήστε τον έλεγχο θέσης. Εάν ο ελεγκτής έχει γρήγορη υπολογιστική ταχύτητα, ο δακτύλιος θέσης μπορεί να μετακινηθεί από τον οδηγό στον ελεγκτή με τρόπο ταχύτητας για μείωση του φόρτου εργασίας του οδηγού και βελτίωση της απόδοσης (όπως οι περισσότεροι ελεγκτές κίνησης μεσαίας και υψηλής ποιότητας). Εάν έχετε καλύτερο επάνω ελεγκτή, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τον έλεγχο ροπής, ο βρόχος ταχύτητας αφαιρείται επίσης από τη μονάδα δίσκου, αυτό είναι γενικά μόνο ο αποκλειστικός ελεγκτής υψηλής τεχνολογίας μπορεί να το κάνει αυτό και, αυτή τη στιγμή, δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε βοηθητικό μοτέρ.
Γενικά, ο έλεγχος του προγράμματος οδήγησης δεν είναι καλός, κάθε κατασκευαστής λέει ότι κάνει το καλύτερο, αλλά τώρα υπάρχει ένας πιο διαισθητικός τρόπος σύγκρισης που ονομάζεται εύρος ζώνης απόκρισης. Κατά τον έλεγχο ροπής ή τον έλεγχο ταχύτητας, δίνεται ένα σήμα τετραγώνου κύματος στη γεννήτρια παλμών για να κάνει τον κινητήρα να γυρίζει και να αντιστρέφει συνεχώς και να ρυθμίζει συνεχώς τη συχνότητα. Αυτό που εμφανίζεται στον παλμογράφο είναι ένα σήμα συχνότητας σάρωσης. Όταν η κορυφή του φακέλου φτάσει στο 70,7 τοις εκατό της υψηλότερης τιμής, υποδηλώνει ότι το βήμα έχει ξεφύγει από το βήμα. Ο μέσος βρόχος ρεύματος μπορεί να λειτουργήσει σε περισσότερα από 1000 Hz, ενώ ο βρόχος ταχύτητας μπορεί να λειτουργήσει μόνο σε δεκάδες Hertz.
Για να το θέσω με πιο τεχνικό τρόπο:
1. Έλεγχος ροπής σερβοκινητήρα
Η λειτουργία ελέγχου ροπής είναι η ρύθμιση της ροπής εξόδου του άξονα του κινητήρα μέσω της εισόδου της εξωτερικής αναλογικής ή απευθείας εκχώρησης διεύθυνσης. Η συγκεκριμένη απόδοση είναι η εξής: για παράδειγμα, εάν τα 10 V αντιστοιχούν σε 5 Nm, όταν το εξωτερικό αναλογικό έχει ρυθμιστεί στα 5 V, η έξοδος του άξονα του κινητήρα είναι
2,5 Nm: Εάν το φορτίο του άξονα του κινητήρα είναι μικρότερο από 2,5 Nm, ο κινητήρας θα γίνει θετικός. Εάν το εξωτερικό φορτίο είναι ίσο με 2,5 Nm, ο κινητήρας δεν θα γυρίσει. εάν ο κινητήρας είναι μεγαλύτερος από 2,5 Nm, ο κινητήρας θα αντιστραφεί (συνήθως δημιουργείται όταν υπάρχει βαρυτικό φορτίο). Η ροπή μπορεί να αλλάξει με άμεση αλλαγή της ρύθμισης της αναλογικής ποσότητας και η αντίστοιχη τιμή διεύθυνσης μπορεί επίσης να αλλάξει μέσω επικοινωνίας.
Χρησιμοποιείται κυρίως σε συσκευές περιέλιξης και ξετύλιξης που έχουν αυστηρές απαιτήσεις σχετικά με τη δύναμη του υλικού, όπως συσκευή σύρματος ή εξοπλισμός έλξης ινών. Η ρύθμιση της ροπής πρέπει να αλλάζει ανά πάσα στιγμή ανάλογα με την αλλαγή της ακτίνας περιέλιξης για να διασφαλιστεί ότι η δύναμη του υλικού δεν θα αλλάξει με την αλλαγή της ακτίνας περιέλιξης.
2. Έλεγχος θέσης του σερβοκινητήρα:
Ο τρόπος ελέγχου είναι γενικά μέσω της εξωτερικής συχνότητας παλμού εισόδου για τον προσδιορισμό του μεγέθους της ταχύτητας περιστροφής, μέσω του αριθμού των παλμών για τον προσδιορισμό της γωνίας περιστροφής, κάποιο σερβομηχανισμό μπορεί επίσης να είναι απευθείας μέσω της λειτουργίας επικοινωνίας της εκχώρησης ταχύτητας και μετατόπισης. Επειδή η λειτουργία θέσης μπορεί να έχει πολύ αυστηρό έλεγχο της ταχύτητας και της θέσης, επομένως χρησιμοποιείται γενικά σε συσκευές εντοπισμού θέσης. Εφαρμογές όπως εργαλειομηχανές CNC, μηχανήματα εκτύπωσης και ούτω καθεξής.
3. Λειτουργία ταχύτητας σερβοκινητήρα:
Πάνω από την αναλογική είσοδο ή η συχνότητα παλμού μπορεί να ελεγχθεί για την ταχύτητα περιστροφής, στην επάνω συσκευή ελέγχου του εξωτερικού βρόχου η λειτουργία ελέγχου ταχύτητας PID μπορεί επίσης να τοποθετηθεί, αλλά πρέπει το σήμα θέσης κινητήρα ή το σήμα θέσης φορτίου να κατευθύνει στην άνω ανάδραση για υπολογισμό. Η λειτουργία θέσης υποστηρίζει επίσης τον εξωτερικό δακτύλιο άμεσου φορτίου για την ανίχνευση του σήματος θέσης. Σε αυτήν την περίπτωση, ο κωδικοποιητής στο άκρο του άξονα του κινητήρα ανιχνεύει μόνο την ταχύτητα του κινητήρα και το σήμα θέσης παρέχεται από τη συσκευή άμεσης ανίχνευσης στο τελικό άκρο φορτίου. Το πλεονέκτημα αυτού του τρόπου λειτουργίας είναι ότι το σφάλμα στη διαδικασία ενδιάμεσης μετάδοσης μπορεί να μειωθεί και να αυξηθεί η ακρίβεια τοποθέτησης ολόκληρου του συστήματος.
4. Μιλήστε για 3 δαχτυλίδια
Ο σερβομηχανισμός γενικά ελέγχεται από τρεις δακτυλίους και οι λεγόμενοι τρεις δακτύλιοι είναι τρία συστήματα ρύθμισης PID αρνητικής ανάδρασης κλειστού βρόχου. Ο πιο εσωτερικός δακτύλιος PID είναι ο τρέχων δακτύλιος, ο οποίος εκτελείται πλήρως μέσα στο πρόγραμμα οδήγησης σερβομηχανισμού. Η συσκευή Hall ανιχνεύει το ρεύμα εξόδου κάθε φάσης του οδηγού προς τον κινητήρα και δίνει αρνητική ανάδραση στη ρύθμιση του ρεύματος για ρύθμιση PID, έτσι ώστε να επιτευχθεί το ρεύμα εξόδου όσο το δυνατόν πιο κοντά στο ρυθμισμένο ρεύμα. Ο τρέχων δακτύλιος είναι για τον έλεγχο της ροπής του κινητήρα, επομένως η λειτουργία του οδηγού στη λειτουργία ροπής είναι ελάχιστη.
Η δυναμική απόκριση είναι η ταχύτερη.
Ο δεύτερος δακτύλιος είναι ο δακτύλιος ταχύτητας, ο οποίος ρυθμίζεται με PID αρνητικής ανάδρασης μέσω του σήματος του κωδικοποιητή κινητήρα που ανιχνεύεται. Η έξοδος PID στον δακτύλιο είναι απευθείας η ρύθμιση του τρέχοντος δακτυλίου, επομένως ο έλεγχος δακτυλίου ταχύτητας περιλαμβάνει τον δακτύλιο ταχύτητας και τον τρέχοντα δακτύλιο, με άλλα λόγια, οποιαδήποτε λειτουργία πρέπει να χρησιμοποιεί τον τρέχοντα δακτύλιο, ο τρέχων δακτύλιος είναι η ρίζα του ελέγχου . Ταυτόχρονα ελέγχου ταχύτητας και θέσης, πραγματοποιείται και έλεγχος ρεύματος (ροπής) στο σύστημα για να επιτευχθεί ο αντίστοιχος έλεγχος ταχύτητας και θέσης.
Ο τρίτος δακτύλιος είναι ο δακτύλιος θέσης, ο οποίος είναι ο πιο εξωτερικός δακτύλιος και μπορεί να κατασκευαστεί μεταξύ του οδηγού και του κωδικοποιητή κινητήρα ή μεταξύ του εξωτερικού ελεγκτή και του κωδικοποιητή κινητήρα ή του τελικού φορτίου ανάλογα με την κατάσταση. Δεδομένου ότι η εσωτερική έξοδος του δακτυλίου ελέγχου θέσης είναι η ρύθμιση του δακτυλίου ταχύτητας, το σύστημα εκτελεί τη λειτουργία και των τριών δακτυλίων στη λειτουργία ελέγχου θέσης και αυτή τη στιγμή το σύστημα έχει το μεγαλύτερο ποσό υπολογισμού και την πιο αργή ταχύτητα δυναμικής απόκρισης .