伺服電機如何控制（wgb）

伺服電機的控制是一個復雜而精確的過程，主要依賴于伺服系統（包括伺服電機、伺服控制器和反饋裝置）的協同工作。以下是對伺服電機控制方式的詳細解析：

一、控制方式

伺服電機主要有三種控制方式：轉矩控制（電流環）、速度控制（電流環、速度環）和位置控制（電流環、速度環、位置環）。

1. 轉矩控制：

• 原理：通過外部模擬量的輸入或者直接的地址賦值來設定電機軸對外輸出轉矩的大小。

• 應用：主要應用于需要嚴格控制轉矩的場合。

2. 速度控制：

• 原理：通過模擬量的輸入或者脈沖的頻率對轉動的速度進行控制。

• 特點：速度環控制時包含了速度環和電流環，任何模式都必須使用電流環，因為電流環是控制的根本。

3. 位置控制：

• 原理：伺服中最常見的控制模式，通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉動速度的大小，通過脈沖的個數來確定轉動的角度。

• 應用：一般應用于定位裝置。

二、控制原理

伺服電機的控制原理基于三環控制結構，即電流環、速度環和位置環。

1. 電流環：

• 位置：完全在伺服驅動器內部進行。

• 原理：通過霍爾裝置檢測驅動器給電機的各相輸出電流，負反饋給電流的設定進行PID調節，使輸出電流盡量接近等于設定電流。電流環就是控制電機轉矩的。

2. 速度環：

• 原理：通過檢測伺服電機編碼器的信號進行負反饋PID調節，其環內PID輸出直接就是電流環的設定。

• 特點：速度環控制時包含了速度環和電流環，任何模式都必須使用電流環。

3. 位置環：

• 位置：最外環，可以在驅動器和伺服電機編碼器間構建，也可以在外部控制器和電機編碼器或者最終負載間構建。

• 原理：位置環內部輸出就是速度環的設定。在位置控制模式下，系統進行了所有三個環的運算，此時的系統運算量****，動態響應也最慢。

三、控制信號

在工業自動化控制系統中，如PLC控制伺服電機時，需要多種類型的信號：

1. 脈沖信號：控制速度和方向，是PLC控制伺服系統中最基本的信號之一。

2. 方向信號：決定旋轉方向，當需要電機正轉時，方向信號為高電平；當需要電機反轉時，方向信號為低電平。

3. 使能信號：控制啟動和停止，當使能信號為高電平時，伺服電機開始工作；當使能信號為低電平時，伺服電機停止工作。

4. 報警信號：用于故障處理，當伺服系統出現故障或異常情況時，PLC會輸出報警信號。

四、控制流程

伺服電機的控制流程大致如下：

1. 輸入控制信號（如脈沖、方向、使能等）到伺服控制器。

2. 伺服控制器根據輸入信號和內部算法計算出控制指令。

3. 控制指令通過伺服驅動器轉化為電壓或電流信號，驅動伺服電機轉動。

4. 伺服電機轉動時，編碼器反饋實際位置和速度信息給伺服控制器。

5. 伺服控制器根據反饋信息調整控制指令，形成閉環控制，確保電機按照預定軌跡和速度運動。

綜上所述，伺服電機的控制是一個高度自動化和精確化的過程，依賴于先進的控制算法和精確的反饋機制。