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一个简单微型伺服电机与复杂性伺服电机系统的工作原理

发布时间:2023-04-07 15:37:16点击量:

 伺服电机是一种机电设备,可根据提供的电流和电压产生扭矩和速度。伺服电机作为闭环系统的一部分工作,根据伺服控制器的命令提供扭矩和速度,使用反馈设备关闭环路。反馈设备向伺服控制器提供电流、速度或位置等信息,伺服控制器根据指令参数调整电机动作。


 伺服电机有多种类型、形状和尺寸。伺服电机是伺服机构的一部分,由三个关键元件组成——电机、反馈装置和控制电子设备。电机可以是交流或直流、有刷或无刷、旋转或线性以及任何尺寸。


 反馈设备可以是电位器、霍尔效应设备、转速计、解析器、编码器、线性传感器或任何其他合适的传感器。完成伺服系统的是为电机供电并比较反馈数据和命令参考以验证伺服电机是否按命令运行的控制电子设备。


 伺服电机的应用种类很多,用于多轴加工中心的运动控制器。常见伺服机构的一个示例是车辆巡航控制系统,它由发动机(电机)、速度传感器(反馈)和电子设备组成,用于将车速与设定速度进行比较。如果车辆减速,传感器会将此数据提供给电子设备,电子设备反过来会增加发动机的气体,以将速度提高到所需的设定点——一个简单的闭环系统。


 一个简单的工业伺服电机由一个永磁直流电机和一个集成转速计组成,可提供与速度成比例的输出电压。驱动电子设备根据转速计反馈的电压向电机提供必要的电压和电流。在此示例中,驱动器中设置了命令速度(表示为命令参考电压),然后驱动器中的电路比较转速计反馈电压并确定是否已达到所需速度-称为闭合速度环。速度环监控指令速度和转速计反馈,同时驱动器调整电机功率以保持所需的指令速度。

一个简单微型伺服电机与复杂性伺服电机系统的工作原理(图1)

 在更复杂的伺服系统中,多个嵌入式回路经过调整以获得最佳性能,以提供精确的运动控制。该系统由利用精密反馈元件的电流、速度和位置环组成。每个循环都会向后续循环发出信号并监控适当的反馈元件以进行实时校正以匹配命令参数。

一个简单微型伺服电机与复杂性伺服电机系统的工作原理(图2)

 基本回路是电流或转矩回路。电流与旋转电机中的扭矩(或线性电机中的力)成正比,从而提供加速度或推力。电流传感器是提供与流过电机的电流相关的反馈的设备。传感器将信号发回控制电子设备——通常是与电机电流成比例的模拟或数字信号。从指令信号中减去该信号。当伺服电机处于指令电流时,循环将被满足,直到电流下降到指令电流以下。然后回路将增加电流,直到达到指令电流,循环以亚秒级更新速率继续。


 速度环以相同的方式工作,电压与速度成正比。当速度低于指令速度时,速度环向电流环发送增加电流(从而增加电压)的命令。


 位置环接受PLC或运动控制器的命令,后者又提供馈送到速度环的速度命令,速度环又命令所需的电流来加速、保持和减速电机以移动到命令位置.所有三个回路以优化的同步方式工作,以提供对伺服机构的平稳和精确控制。

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