3 Servomotor-Steuerungsmodi erklärt

1. Servomotor-Impulssteuerungsmodus

In einigen kleinen Stand-alone-Geräten dürfte die Wahl der Impulssteuerung zur Realisierung der Motorpositionierung der häufigste Anwendungsmodus sein.

Dieser Kontrollmodus ist einfach und leicht zu verstehen.

Grundidee der Kontrolle: Die Gesamtzahl der Impulse bestimmt die Motorverschiebung, und die Impulsfrequenz bestimmt die Motordrehzahl.

Für die Steuerung des Servomotors wird ein Impuls gewählt.

Öffnen Sie das Handbuch des Servomotors, und Sie finden dort die folgende Tabelle:

BefehlsimpulsformSignalnamePositiver RichtungsbefehlNegativer Richtungsbefehl
90 Bit Phasendifferenz

 

2-Phasen-Impuls A + B-Phase

PULS-ZEICHEN

B ist 90 Grad schneller als Phase a

B ist 90 Grad langsamer als Phase a

Positive Impulsfolge + negative ImpulsfolgePULS-ZEICHEN

Impuls + SymbolPULS-ZEICHEN

Beide sind impulsgesteuert, aber die Implementierungsmethode ist unterschiedlich:

Zunächst empfängt der Treiber zwei Hochgeschwindigkeitsimpulse (a, b) und bestimmt die Drehrichtung des Motor durch die Phasendifferenz der beiden Pulse.

Wie in der obigen Abbildung dargestellt, ist B um 90 Grad schneller als Phase a, also eine positive Drehung; ist B um 90 Grad langsamer als Phase a, ist es umgekehrt.

Während des Betriebs sind die zweiphasigen Impulse dieser Regelung abwechselnd, weshalb wir diese Regelungsmethode auch als Differenzialregelung bezeichnen.

Es hat differentielle Eigenschaften, was auch zeigt, dass dieser Kontrollmodus eine höhere Antistörungsfähigkeit hat.

In einigen Anwendungsszenarien mit starken Störungen ist dieser Modus vorzuziehen.

Auf diese Weise muss eine Motorwelle jedoch zwei Hochgeschwindigkeits-Impulsanschlüsse belegen, was für die Spannung des Hochgeschwindigkeits-Impulsanschlusses nicht geeignet ist.

Zweitens empfängt der Fahrer immer noch zwei Hochgeschwindigkeitsimpulse, aber die beiden Hochgeschwindigkeitsimpulse liegen nicht gleichzeitig vor.

Wenn sich ein Impuls im Ausgangszustand befindet, muss sich der andere im ungültigen Zustand befinden.

Bei der Wahl dieser Steuerungsart ist darauf zu achten, dass nur ein Impulsausgang zur gleichen Zeit vorhanden ist.

Zwei Impulse, ein Ausgang in positiver und einer in negativer Richtung.

Wie im obigen Fall handelt es sich auch bei diesem Modus um eine Motorwelle, die zwei Hochgeschwindigkeits-Impulsanschlüsse belegen muss.

Drittens muss nur ein Impulssignal an den Treiber gegeben werden, und der Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb des Motors wird durch ein einseitiges IO-Signal bestimmt.

Diese Steuerungsmethode ist einfacher zu steuern, und die Ressourcenbelegung des Hochgeschwindigkeits-Impulsports ist am geringsten.

Bei kleinen Systemen kann diese Methode bevorzugt werden.

2. Analoger Steuerungsmodus des Servomotors

In einem Anwendungsszenario, in dem der Servomotor zur Drehzahlregelung verwendet werden soll, kann die analoge Größe zur Steuerung der Motordrehzahl gewählt werden.

Der Wert der analogen Größe bestimmt die Laufgeschwindigkeit des Motors.

Die analoge Größe kann auf zwei Arten ausgewählt werden: Strom oder Spannung.

Spannungsmodus:

Sie müssen nur eine bestimmte Spannung an das Ende des Steuersignals anlegen.

In einigen Fällen kann man sogar ein Potentiometer zur Steuerung verwenden, was sehr einfach ist.

Wenn jedoch die Spannung als Steuersignal gewählt wird, kann die Spannung in einer Szene mit komplexer Umgebung leicht gestört werden, was zu einer instabilen Steuerung führt.

Aktueller Modus:

Ein entsprechendes Stromausgangsmodul ist erforderlich, aber das Stromsignal hat eine starke Anti-Interferenz-Fähigkeit und kann in komplexen Szenen verwendet werden.

3. Servomotor-Kommunikationssteuerungsmodus

Zu den gebräuchlichen Kommunikationswegen für die Steuerung von Servomotoren gehören Can, EtherCAT, MODBUS und PROFIBUS.

Die Steuerung des Motors über Kommunikation ist die bevorzugte Steuerungsmethode in einigen komplexen und groß angelegten Systemanwendungsszenarien.

Auf diese Weise lassen sich die Größe des Systems und die Anzahl der Motorwellen leicht reduzieren, und es gibt keine komplexe Steuerverdrahtung. Das gebaute System hat eine hohe Flexibilität.

4. Erweiterung

1. Drehmomentsteuerung des Servomotors

Bei der Drehmomentsteuerung wird das externe Ausgangsdrehmoment der Motorwelle durch die Eingabe einer externen analogen Größe oder durch direkte Adresszuweisung eingestellt.

Wenn z. B. 10 V 5 nm entsprechen und die externe analoge Größe auf 5 V eingestellt ist, beträgt der Ausgang der Motorwelle 2,5 nm.

Wenn die Belastung der Motorwelle unter 2,5 nm liegt, dreht sich der Motor vorwärts, bei einer externen Belastung von 2,5 nm dreht sich der Motor nicht, und bei einer Belastung von mehr als 2,5 nm (in der Regel bei Schwerkraft) kehrt der Motor um.

Das eingestellte Drehmoment kann durch Änderung der Einstellung der analogen Größe in Echtzeit oder durch Änderung des Wertes der entsprechenden Adresse über die Kommunikation geändert werden.

Es wird hauptsächlich in Auf- und Abwickelvorrichtungen verwendet, die strenge Anforderungen an die Materialspannung stellen, wie z. B. Wickelvorrichtungen oder Geräte zum Ziehen von Glasfasern.

Die Einstellung des Drehmoments muss jederzeit entsprechend der Änderung des Wickelradius geändert werden, um sicherzustellen, dass sich die Spannung der Materialien nicht mit der Änderung des Wickelradius ändert.

2. Servomotor-Lageregelung

In der Betriebsart Lageregelung wird die Drehzahl im Allgemeinen durch die Frequenz der externen Eingangsimpulse und der Drehwinkel durch die Anzahl der Impulse bestimmt.

Einige Servos können der Geschwindigkeit und dem Weg direkt über die Kommunikation Werte zuweisen.

Da der Positionsmodus die Geschwindigkeit und die Position streng kontrollieren kann, wird er im Allgemeinen in Positionierungsgeräten verwendet, CNC-Maschine Werkzeuge, Druckmaschinen und so weiter.

3. Servomotor-Drehzahlmodus

Die Drehgeschwindigkeit kann durch die Eingabe einer analogen Größe oder einer Impulsfrequenz gesteuert werden.

Bei der PID-Regelung des oberen Steuergeräts im äußeren Regelkreis kann auch der Drehzahlmodus eingestellt werden, aber das Positionssignal des Motors oder das Positionssignal der direkten Last muss für den Betrieb an den oberen Rechner zurückgeführt werden.

Der Positionsmodus unterstützt auch die direkte Belastung des Außenrings zur Erfassung des Positionssignals.

Zu diesem Zeitpunkt erfasst der Encoder am Ende der Motorwelle nur die Motordrehzahl, und das Positionssignal wird von der direkten Erfassungsvorrichtung am Ende der Last geliefert.

Dies hat den Vorteil, dass der Fehler bei der Zwischenübertragung reduziert und die Positionierungsgenauigkeit des gesamten Systems erhöht werden kann.

4. Über die dritten Schleifen

Servo wird im Allgemeinen durch drei Regelkreise gesteuert. Die so genannten drei Regelkreise sind drei PID-Regelsysteme mit negativer Rückkopplung.

Die innerste PID-Schleife ist die Stromschleifedie vollständig innerhalb des Gebäudes durchgeführt wird. Servotreiber.

Der Ausgangsstrom jeder Phase vom Treiber zum Motor wird durch das Hall-Gerät erfasst, und die negative Rückkopplung wird auf den Strom für die PID-Einstellung eingestellt, so dass der Ausgangsstrom so nah wie möglich am Sollstrom liegt.

Die Stromschleife steuert das Motordrehmoment, so dass die Berechnung des Treibers im Drehmomentmodus am kleinsten ist und die schnellste dynamische Reaktion aufweist.

Die zweite Schleife ist die Geschwindigkeitsschleife.

Die PID-Einstellung mit negativer Rückkopplung wird über das erfasste Signal des Motorgebers durchgeführt.

Sein PID-Ausgang in der Schleife ist direkt die Einstellung der Stromschleife. Daher umfasst die Drehzahlregelung die Drehzahlschleife und die Stromschleife.

Mit anderen Worten: Die Stromschleife muss für jeden Modus verwendet werden, und die Stromschleife ist die Grundlage der Steuerung.

Gleichzeitig mit der Drehzahl- und Lageregelung steuert das System den Strom (das Drehmoment), um die entsprechende Regelung von Drehzahl und Position zu erreichen.

Die dritte Schleife ist die Positionsschleife, die die äußerste Schleife ist.

Sie kann je nach Situation zwischen dem Treiber und dem Motorgeber oder zwischen der externen Steuerung und dem Motorgeber oder der Endlast eingebaut werden.

Da der interne Ausgang des Lageregelkreises die Einstellung des Drehzahlregelkreises ist, führt das System den Betrieb aller drei Regelkreise im Lageregelungsmodus durch.

Zu diesem Zeitpunkt ist das System am stärksten ausgelastet und hat die langsamste dynamische Reaktionsgeschwindigkeit.

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Shane
Autor

Shane

Gründerin von MachineMFG

Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.

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