伺服電機概念原理介紹

2021-10-12 02:56:00 字數 2164 閱讀 6843

1、概念

伺服電機(servo motor )是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機,是一種補助馬達間接變速裝置。

伺服電機可使控制速度,位置精度非常準確,可以將電壓訊號轉化為轉矩和轉速以驅動控制物件。伺服電機轉子轉速受輸入訊號控制,並能快速反應,在自動控制系統中,用作執行元件,且具有機電時間常數小、線性度高等特性,可把所收到的電訊號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類,其主要特點是,當訊號電壓為零時無自轉現象,轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。

2、原理

、伺服系統(servo mechanism)是使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統。伺服主要靠脈衝來定位,基本上可以這樣理解,伺服電機接收到1個脈衝,就會旋轉1個脈衝對應的角度,從而實現位移,因為,伺服電機本身具備發出脈衝的功能,所以伺服電機每旋轉乙個角度,都會發出對應數量的脈衝,這樣,和伺服電機接受的脈衝形成了呼應,或者叫閉環,如此一來,系統就會知道發了多少脈衝給伺服電機,同時又收了多少脈衝回來,這樣,就能夠很精確的控制電機的轉動,從而實現精確的定位,可以達到0.001mm。直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低,結構簡單,啟動轉矩大,調速範圍寬,控制容易,需要維護,但維護不方便(換碳刷),產生電磁干擾,對環境有要求。因此它可以用於對成本敏感的普通工業和民用場合。

無刷電機體積小,重量輕,出力大,響應快,速度高,慣量小,轉動平滑,力矩穩定。控制複雜,容易實現智慧型化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機免維護,效率很高,執行溫度低,電磁輻射很小,長壽命,可用於各種環境。

2、交流伺服電機也是無刷電機,分為同步和非同步電機,運動控制中一般都用同步電機,它的功率範圍大,可以做到很大的功率。大慣量,最高轉動速度低,且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩執行的應用。

3、伺服電機內部的轉子是永磁鐵,驅動器控制的u/v/w三相電形成電磁場,轉子在此磁場的作用下轉動,同時電機自帶的編碼器反饋訊號給驅動器,驅動器根據反饋值與目標值進行比較,調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定於編碼器的精度(線數)。

交流伺服電機和無刷直流伺服電機在功能上的區別:交流伺服要好一些,因為是正弦波控制,轉矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單,便宜。

3、除錯方法

1、初始化引數

在接線之前,先初始化引數。 [2]

在控制卡上:選好控制方式;將pid引數清零;讓控制卡上電時預設使能訊號關閉;將此狀態儲存,確保控制卡再次上電時即為此狀態。

在伺服電機上:設定控制方式;設定使能由外部控制;編碼器訊號輸出的齒輪比;設定控制訊號與電機轉速的比例關係。一般來說,建議使伺服工作中的最大設計轉速對應9v的控制電壓。比如,山洋是設定1v電壓對應的轉速,出廠值為500,如果你只準備讓電機在1000轉以下工作,那麼,將這個引數設定為111。

2、接線

將控制卡斷電,連線控制卡與伺服之間的訊號線。以下的線是必須要接的:控制卡的模擬量輸出線、使能訊號線、伺服輸出的編碼器訊號線。複查接線沒有錯誤後,電機和控制卡(以及pc)上電。此時電機應該不動,而且可以用外力輕鬆轉動,如果不是這樣,檢查使能訊號的設定與接線。用外力轉動電機,檢查控制卡是否可以正確檢測到電機位置的變化,否則檢查編碼器訊號的接線和設定

3、試方向

對於乙個閉環控制系統,如果反饋訊號的方向不正確,後果肯定是災難性的。通過控制卡開啟伺服的使能訊號。這時伺服應該以乙個較低的速度轉動,這就是傳說中的「零漂」。一般控制卡上都會有抑制零漂的指令或引數。使用這個指令或引數,看電機的轉速和方向是否可以通過這個指令(引數)控制。如果不能控制,檢查模擬量接線及控制方式的引數設定。確認給出正數,電機正轉,編碼器計數增加;給出負數,電機反轉轉,編碼器計數減小。如果電機帶有負載,行程有限,不要採用這種方式。測試不要給過大的電壓,建議在1v以下。如果方向不一致,可以修改控制卡或電機上的引數,使其一致。

4、抑制零漂

在閉環控制過程中,零漂的存在會對控制效果有一定的影響,最好將其抑制住。使用控制卡或伺服上抑制零飄的引數,仔細調整,使電機的轉速趨近於零。由於零漂本身也有一定的隨機性,所以,不必要求電機轉速絕對為零。

5、建立閉環控制

再次通過控制卡將伺服使能訊號放開,在控制卡上輸入乙個較小的比例增益,至於多大算較小,這只能憑感覺了,如果實在不放心,就輸入控制卡能允許的最小值。將控制卡和伺服的使能訊號開啟。這時,電機應該已經能夠按照運動指令大致做出動作了。

6、調整閉環引數

細調控制引數,確保電機按照控制卡的指令運動,這是必須要做的工作,而這部分工作,更多的是經驗,這裡只能從略了。

伺服電機常用引數設定 簡單介紹伺服電機的除錯方法

伺服電機可以使控制速度和位置精度非常精確,並能將電壓訊號轉換為轉矩和轉速來驅動控制物件。伺服電機轉子速度由輸入訊號控制,可以快速反應。它用作自動控制系統中的執行器,具有機電時間常數小,線性度高,啟動電壓小的特點,可以接收接收到的電訊號。轉換為電機軸上的角位移或角速度輸出。我今天與您分享的是伺服電機的...

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