Động cơ servo là một loại động cơ điều khiển, được phân loại là động cơ servo DC và động cơ AC servo. Do ưu điểm của chúng, chẳng hạn như kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, đầu ra mô -men xoắn cao, quán tính thấp và hiệu suất điều khiển tuyệt vời, động cơ servo AC được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động và hệ thống kiểm tra tự động làm bộ truyền động, chuyển đổi tín hiệu điện điều khiển thành xoay cơ học của trục.
Do độ chính xác định vị cao của động cơ servo, các hệ thống điều khiển vị trí hiện đại đang ngày càng sử dụng động cơ AC servo làm thành phần chính của chúng. Tonghang, với tư cách là một nhà sản xuất động cơ AC servo và người lái, sử dụng hệ thống ổ đĩa servo của động cơ quay + hình bóng trên các trung tâm đo thiết bị để đạt được các tham số điều khiển mong muốn cho trình điều khiển hệ thống AC servo.
Động cơ và người lái AC servoCấu trúc hệ thống
Trung tâm đo bánh răng bao gồm bốn trục chuyển động: ba trục tuyến tính và một trục quay. Đối với cài đặt tham số này, hệ thống servo động cơ AC servo được sử dụng trên trục tuyến tính với quán tính khoảng 250 kg.
Đơn vị phát hiện vị trí của hệ thống sử dụng cách tử dài gia tăng renishaw. Tín hiệu đầu ra là tín hiệu điện áp sóng vuông, với 2500 xung trên 1 mm. Sau bốn mạch độ phân giải chiều -, có thể đạt được độ phân giải 0,1 μm (10.000 xung trên 1 mm).
Chọn Động cơ servo AC Series (Chỉ số hiệu suất chính của nó là: Điện áp nguồn điện là ba - pha 200V, công suất định mức của động cơ thích nghi là 400W, loại mã hóa là 2500p/r, độ phân giải của SPOOXTAL. điều khiển và đóng toàn bộ điều khiển vòng lặp-.
Phạm vi điện áp tương tự đầu vào: -10V -+10 V;
Tần số xung đầu vào tối đa: 2Mpps.
Tùy thuộc vào ứng dụng, ổ đĩa có thể được cấu hình cho điều khiển lệnh vị trí, điều khiển lệnh vị trí xung, điều khiển lệnh tốc độ hoặc điều khiển lệnh mô -men xoắn. Điều khiển lệnh vị trí xung được sử dụng trong bài viết này.
Ổ đĩa servo nhận được tín hiệu lệnh vị trí (xung/hướng) từ thẻ điều khiển servo và đưa nó vào một chuyến tàu xung. Sau khi nhân tần số bằng thiết bị điện tử, nó được so sánh với tín hiệu xung phản hồi trong bộ đếm có thể đảo ngược độ lệch để tạo ra tín hiệu độ lệch.
Xung phản hồi được tạo ra bởi bộ mã hóa phát hiện số lượng xung thực tế được tạo bởi động cơ và sau đó nhân với bốn. Tín hiệu độ lệch vị trí được điều chỉnh bởi bộ điều khiển feedforward tổng hợp trong vòng lặp vị trí để tạo tín hiệu lệnh tốc độ.
Tín hiệu độ lệch, kết quả từ sự so sánh giữa tín hiệu lệnh tốc độ và tín hiệu phản hồi tốc độ, được điều chỉnh theo tỷ lệ - bộ điều khiển tích phân trong vòng lặp tốc độ để tạo tín hiệu lệnh hiện tại. Tín hiệu này trải qua chuyển đổi vectơ trong vòng lặp hiện tại và sau đó được chuyển đổi bởi vòng lặp hiện tại. SPWM đầu ra mô -men xoắn và dòng điện để điều khiển hoạt động của động cơ servo AC.
Độ chính xác của điều khiển vị trí được xác định bởi số lượng xung được tạo ra trên mỗi vòng quay bằng bộ mã hóa quang điện. Bộ mã hóa quang điện được phân loại thành các loại gia tăng và tuyệt đối.
Bài viết này sử dụng trình điều khiển servo với bộ mã hóa quang điện gia tăng. Việc xây dựng đơn giản, dễ sử dụng, tuổi thọ dài, độ phân giải cao và phạm vi ứng dụng thực tế là các tính năng chính. Dây dẫn trình điều khiển servo như sau: Puls1 và Puls2 Kết nối với tín hiệu xung đầu ra của thẻ điều khiển, Sign1 và Sign2 Kết nối với tín hiệu hướng, com+ và com - kết nối với +24 v nguồn điện Điều này hoàn thành hệ thống dây cơ bản cho chế độ điều khiển vị trí. Động cơ và trình điều khiển tạo thành một hệ thống điều khiển servo vòng kín và người dùng có thể điều chỉnh các tham số trình điều khiển để điều chỉnh hiệu suất hệ thống servo.
Nghiên cứu ổ đĩa servo
Before adjusting drive parameters, let's explain in detail the principles of adjusting drive parameters. When adjusting servo drive parameters, follow the order: current loop -> speed loop ->Vòng lặp vị trí. Sau đây giải thích và phân tích các nguyên tắc của mỗi vòng điều khiển.
1. Vòng lặp hiện tại
So với DC Motors, điều khiển vòng lặp hiện tại của động cơ servo AC yêu cầu điều khiển vectơ. Do đó, một vòng tính toán dòng ba - được bao gồm trong vòng lặp hiện tại. Mục đích của nó là đảm bảo rằng hướng của từ trường kết quả được tạo ra bởi ba dòng pha -} luôn vuông góc với từ trường rôto, đạt được lực đẩy tối đa, do đó đạt được hiệu ứng tương tự như động cơ DC.
Theo điều khiển vectơ lý tưởng, mô hình vòng lặp hiện tại cho động cơ AC giống hệt với động cơ DC. Với phản hồi âm hiện tại thích hợp và các tham số bộ điều khiển hiện tại, điện áp đầu vào và mô -men xoắn động cơ tỷ lệ thuận. Trong thử nghiệm thực tế, giá trị hiện tại thực tế theo dõi giá trị hiện tại của lệnh rất tốt và mô hình có thể được xấp xỉ dưới dạng liên kết tỷ lệ, do đó, vòng lặp hiện tại không yêu cầu điều chỉnh người dùng.
2. Vòng lặp tốc độ
Phương thức điều khiển vòng lặp tốc độ được sử dụng trong các ổ đĩa servo là Pi hoặc tỷ lệ - Điều khiển tích phân.
Hình vẽ cho thấy nguyên tắc của bộ điều khiển vòng lặp vận tốc. Hiệu suất servo của vòng lặp vị trí có thể được sửa đổi bằng cách điều chỉnh mức tăng tỷ lệ k và mức tăng tích phân K. Thuật toán PI là một thuật toán theo dõi lỗi với khả năng theo dõi định vị tuyệt vời. Vòng vận tốc của hệ thống servo vị trí thường sử dụng thuật toán PI và đòi hỏi một lượng lớn nhất định.
3. Vòng lặp vị trí
Vòng lặp vị trí của Servo Drive có các chế độ điều khiển cấp liệu tỷ lệ, tích phân, vi sai, vận tốc và các chế độ điều khiển cấp tăng tốc. Như thể hiện trong hình.
KP, KPI và KPD là mức tăng tỷ lệ, mức tăng không thể thiếu và mức tăng khác biệt của kiểm soát vị trí, tương ứng. KPVFN là hệ số nguồn cấp dữ liệu vận tốc và KPAFR và KPAFR2 là các hệ số cấp tăng tốc. Hệ thống servo này yêu cầu lỗi theo dõi vận tốc tối thiểu để đảm bảo độ chính xác của phép đo động, do đó, bộ điều khiển P có nguồn cấp dữ liệu vận tốc được sử dụng. Bởi vì quá mức là không mong muốn trong điều khiển vị trí, bộ điều khiển I thường không được sử dụng. KP, KPN và KPVFR là các nguồn cấp dữ liệu theo tỷ lệ, khác biệt và vận tốc, tương ứng và là các tham số có thể điều chỉnh để kiểm soát vị trí. Vì chuyển động tốc độ không đổi chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng thực tế, nên việc tăng tốc không được sử dụng.
Thí nghiệm hệ thống servo
Dựa trên phân tích trên, các tham số ổ đĩa servo cần được điều chỉnh. Các tham số người dùng cần được đặt như sau:
PR02: Đặt thành "7" để chọn Đóng hoàn toàn - điều khiển vòng lặp cho động cơ servo.
PR15: Đặt thành "100" để đặt giá trị cấp dữ liệu vận tốc. Cài đặt cao hơn dẫn đến phản hồi nhanh hơn với độ lệch vị trí nhỏ hơn, đặc biệt là khi yêu cầu phản hồi tốc độ - cao.
PR16: Đặt thành "3000" để đặt hằng số thời gian của bộ lọc độ trễ chính cho nguồn cấp dữ liệu vận tốc.
PR18: Đặt thành "200" để đặt mức tăng vòng lặp vị trí. Việc tăng giá trị mức tăng này có thể cải thiện độ cứng của servo của kiểm soát vị trí, nhưng mức tăng quá cao có thể gây ra dao động.
PR19: Đặt thành "150" để đặt mức tăng vòng lặp vận tốc. Tăng giá trị tăng này có thể cải thiện tốc độ phản hồi của kiểm soát vận tốc.
PR 1A: Đặt thành "10" để đặt hằng số thời gian tích phân vòng lặp tốc độ. Giảm tham số này tăng tốc hành động tích hợp. Đơn vị: MS.
PR1B: Đặt thành "4" để đặt loại bộ lọc phát hiện tốc độ. Cài đặt cao hơn làm giảm nhiễu động cơ.
PR1C: Đặt thành "20" để đặt hằng số thời gian bộ lọc mô -men xoắn. Đặt các tham số bộ lọc mô -men xoắn có thể giảm rung máy.
PR20: Đặt thành "250" để đặt tỷ lệ quán tính tải trọng cơ học thành quán tính rôto động cơ.
PR40: Đặt thành "0" thành đầu vào thông qua mạch optoCoupler (đầu nối x5, puls1: chân 3, puls2: chân 4, sign1: chân 5, sign2: chân 6).
PR41: Đặt thành "0" để đặt loại xung lệnh, xác định hướng xoay và dạng xung tương ứng. Được sử dụng cùng với PR42.
PR42: Đặt thành "3", nghĩa là loại xung lệnh được gửi từ bộ điều khiển sang trình điều khiển sử dụng phương thức xung/hướng.
PR44: Đặt thành "16384", nghĩa là nó được sử dụng để đặt số lượng xung đầu ra từ giao diện tín hiệu phản hồi trên mỗi vòng quay động cơ.
PR45: Đặt thành "0", nó hoạt động cùng với PR44.
PR46: Đặt thành "1", nghĩa là nó được sử dụng để đặt xem mức logic của đầu ra tín hiệu pha B từ giao diện tín hiệu phản hồi có đảo ngược hay không. Giá trị 1 được đảo ngược.
PR48: Đặt thành "1", PR49: Đặt thành "1", PR4A: Đặt thành "1", PR4B: Đặt thành "10". Các tham số này là các tham số cho phân chia tần số lệnh và có thể nhận ra hàm bánh răng điện tử của bất kỳ tỷ lệ tốc độ nào. Mối quan hệ giữa bốn tham số này như sau: f=fx (PR4B) / PR48 (hoặc PR49) * 2 PR4A=50 000 (1) trong đó f: số lượng xung bên trong cần thiết cho động cơ để xoay một vòng tròn.
F: Độ phân giải bộ mã hóa
Thẻ điều khiển tương ứng bên trong đặt xung tương đương 10.000.
Phần mềm gỡ lỗi trình điều khiển xác minh các tham số được điều chỉnh. Trình điều khiển cung cấp ba phương pháp để gỡ lỗi vòng điều khiển, cho phép nó tạo ra các lệnh vị trí, tốc độ hoặc mô -men xoắn để có được các đường cong servo trong các điều kiện chuyển động cụ thể.
Các đường cong mẫu sau kiểm tra trình điều khiển trong hai chế độ chuyển động: chuyển động đồng đều và bắt đầu - sang - chuyển động dừng. Đường màu đỏ hiển thị đường cong độ lệch vị trí, đường màu hồng hiển thị đường cong mô -men xoắn đầu ra, đường màu xanh lá cây hiển thị đường cong tốc độ lệnh và đường màu xanh hiển thị đường cong tốc độ thực tế. Như có thể thấy từ biểu đồ, không có sự khác biệt đáng kể về vị trí, mô -men xoắn hoặc tốc độ trong quá trình gia tốc và giảm tốc vận động.
Trong quá trình gỡ lỗi:
Vì vòng lặp hiện tại không yêu cầu điều chỉnh người dùng, điều khiển mô -men xoắn không có sẵn.
Đường cong độ lệch vận tốc của chuyển động đồng nhất khi pr 19=150, pr1a =10
Đường cong độ lệch vận tốc của chuyển động đồng nhất khi pr 19=150, pr1a =5
Khi điều chỉnh vòng lặp tốc độ, nếu tỷ lệ được đặt thành 200, hệ thống sẽ dao động dưới sự xáo trộn của chuyển động trục khác. Các số liệu cho thấy các đường cong độ lệch tốc độ cho chuyển động đồng đều của động cơ và quá trình khởi động tương ứng. Hình 11 cho thấy đường cong độ lệch vị trí cho quá trình khởi động. Tại thời điểm này, cài đặt tham số trình điều khiển động cơ (PR19: 150, PR1A: 10) được đặt. Các tham số khác vẫn giống như các tham số được điều chỉnh ở trên. Vòng lặp tốc độ có độ trễ vừa phải và đường cong phản hồi tốc độ tương đối lý tưởng. Tuy nhiên, vòng lặp tốc độ có độ trễ đáng kể khi cài đặt tham số trình điều khiển động cơ (PR19: 150, PR1A: 5) được đặt trong hình. Phản hồi vòng lặp tốc độ nhanh hơn đáng kể khi cài đặt tham số trình điều khiển động cơ (PR19: 170, PR1A: 5) được đặt trong hình, nhưng có độ rung đáng chú ý.
Đường cong độ lệch vận tốc của chuyển động đồng nhất khi pr1a =5, pr 19=170
Đường cong độ lệch tốc độ trong khi khởi động khi pr 19=150, pr1a =10
Đường cong độ lệch vị trí trong khi khởi động khi pr 19=150, pr1a =10
Đường cong độ lệch vị trí của chuyển động đồng nhất khi pr 18=200
PR15 được đặt thành "100", PR18 được đặt thành "200" và PR16 được đặt thành "3000", trong khi các tham số khác vẫn không thay đổi, lỗi theo dõi trong hằng số - Trong hình. Tuy nhiên, khi PR15 được đặt thành "100", PR18 được đặt thành "190" và PR16 được đặt thành "3000", trong khi các tham số khác vẫn không thay đổi, lỗi theo dõi trong hằng số - Đặt PR15 thành "100," PR18 thành "200" và PR16 thành "3000" là lý tưởng.
Đường cong độ lệch vị trí của chuyển động đồng nhất khi pr 18=240
Đường cong độ lệch vị trí của quá trình chuyển động dừng sau khi bắt đầu
Phần kết luận
Tonghang đã xây dựng mộtĐộng cơ servo và hệ thống láivà tiến hành nghiên cứu thử nghiệm. Điều này cho thấy các nguyên tắc hoạt động của hệ thống servo và cung cấp một phương thức tham chiếu để điều chỉnh các tham số vòng lặp servo. Phân tích mô phỏng cho phép người dùng trực quan trực quan hóa tác động của các thay đổi tham số đối với đường cong phản hồi trước khi hoạt động thực tế và để xác định xem các tham số được điều chỉnh có phù hợp hay không dựa trên đường cong phản hồi. Nhóm nghiên cứu của chúng tôi cam kết hợp tác với khách hàng để cung cấp các giải pháp tối ưu.
Hệ thống servo động cơ AC của chúng tôi đã được triển khai tại các trung tâm đo lường, loại bỏ độ trễ và các vấn đề dao động liên quan đến truyền dẫn vít chì, cải thiện độ chính xác và độ lặp lại của phép đo, và tăng cường hiệu suất của thiết bị. Chúng tôi cũng giải quyết các thách thức cụ thể của ngành và nâng cao hiệu quả, cung cấp một - Dừng động cơ servo và các giải pháp trình điều khiển phù hợp với nhu cầu của khách hàng.
Ổ đĩa servo, còn được gọi là "bộ điều khiển servo" hoặc "bộ khuếch đại servo", là bộ điều khiển được sử dụng để điều khiển động cơ servo. Chức năng của chúng tương tự như bộ chuyển đổi tần số trên động cơ AC thông thường. Chúng là một phần của hệ thống servo và chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống định vị chính xác cao -. Chúng thường điều khiển động cơ servo bằng cách sử dụng vị trí, tốc độ và mô -men xoắn để đạt được vị trí chính xác - cao trong các hệ thống truyền. Chúng là một sản phẩm cuối - trong công nghệ truyền tải.
Dòng sản phẩm và hướng dẫn lựa chọn Tongghang
Chú phổ biến: AC servo Motor and Driver, China AC servo Motor và nhà sản xuất, nhà cung cấp, nhà máy
