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伺服电动缸在工业应用中的三种控制方式

  伺服电动缸中的伺服电机三种控制方式包括速度控制和转矩控制、位置控制。其中速度控制和转矩控制都用模拟量来控制的以及位置控制是通过发脉冲来控制的。每种控制方式要根据现场应用来决定来达到运动功能。

  转矩控制是对电机的速度、位置都没有什么特殊要求,只要控制转矩。位置或速度控制是位置和速度有一定要求,而扭力不需要控制时,用速度或位置模式比较好。其中上位控制器有闭环控制功能,用速度控制效果会好。本身要求不是很高,基本没有实时性的要求,则可以用位置控制模式。

  下面我们来讲讲几种控制模式的的特点及怎么使用的。

  转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的扭力大小。

  位置控制:位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。

  速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了。增加了整个系统的定位精度和稳定性。

  PID,所谓PID就是3个闭环负反馈PID调节系统。最内的PID环就是电流环,此环完全在伺服驱动器内部进行,通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流,负反馈给电流的设定进行PID调节,从而达到输出电流尽量接近等于设定电流,电流环就是控制电机转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算最小,动态响应最快。第2环是速度环,通过检测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节,它的环内PID输出直接就是电流环的设定,所以速度环控制时就包含了速度环和电流环,换句话说任何模式都必须使用电流环,电流环是控制的根本,在速度和位置控制的同时系统实际也在进行转矩的控制以达到对速度和位置的相应控制。电机转矩与电流的关系也各不相同,需要对不同电机作具体分析。采用的控制方法也各部相同。位置环,它是最外环,可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建,要根据实际情况来定。由于位置控制环内部输出就是速度环的设定,位置控制模式下系统进行了所有3个环的运算。


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