2025-05-18 03:02:39
伺服电机的工作是一个闭环控制的过程。首先,控制系统会给驱动器发送期望的位置、速度或者转矩指令。驱动器接收到指令后,将其转化为对应的电流信号输入到伺服电机的定子绕组中,从而使定子产生旋转磁场。转子在这个旋转磁场的作用下开始转动,与此同时,安装在电机上的编码器会持续监测转子的实际运行状态,比如当前的位置、转动的速度等,并把这些信息反馈给驱动器。驱动器将反馈回来的实际值和接收到的指令值进行对比分析,如果发现有偏差,就会及时调整输出给电机的电流大小和方向,进而改变电机的旋转磁场,让转子做出相应调整,直到实际运行状态与期望的指令值相匹配为止。以自动化流水线上的物料搬运机械臂为例,当要求机械臂将物料准确放置在指定位置时,伺服电机依据上述原理精确控制机械臂的运动轨迹,确保物料每次都能放置到位,误差极小。无刷直流伺服电动机控制简单,但脉动转矩大,需速度闭环才能实现低转速稳定运行。上海交流伺服销售
伺服系统调试是发挥性能的关键:基本参数设置:输入电机铭牌数据(额定电流、转速、编码器类型等),进行电机参数自动识别。增益调整:先调整电流环,再速度环,位置环。使用自动调谐功能或手动调整,观察响应波形。刚性设定:根据机械特性选择适当刚性等级,高刚性提高响应但可能引发振动,需折中考虑。滤波器配置:设置适当的低通滤波器和陷波滤波器,抑制高频噪声和机械谐振。功能测试:验证基本运动、限位保护、报警功能等,记录关键参数作为基准。优化调整:在实际负载条件下微调参数,使用示波器或调试软件分析性能,优化运动曲线。上海三菱伺服器在自动化生产线中,承担物料搬运等关键环节,高可靠性确保生产线稳定、高效运行。
按照电机的类型,伺服电机可大致分为直流伺服电机和交流伺服电机两类。直流伺服电机又包含有刷直流伺服电机和无刷直流伺服电机。有刷直流伺服电机结构相对简单,它通过电刷和换向器来实现电流的换向,使电机持续转动,但电刷存在磨损问题,需要定期维护,常用于一些对精度要求不是极高、转速较低的简单控制场合,比如早期的一些小型玩具电动车的转向控制等。无刷直流伺服电机则去掉了电刷,通过电子换向装置来改变电流方向,减少了机械磨损,提高了可靠性和寿命,在一些对精度有一定要求的工业自动化设备的辅助运动控制中有应用。交流伺服电机主要分为同步型和异步型,同步交流伺服电机的转子转速与定子旋转磁场的转速严格同步,具有精度高、响应快等特点,广泛应用于数控机床、工业机器人等高精度控制领域;异步交流伺服电机成本相对较低,在一些对精度要求稍低、负载转矩较大的场合,如纺织机械的部分传动环节有所应用。
反馈装置是伺服系统实现闭环控制的关键,其性能直接影响控制精度:光电编码器:通过光栅盘和光电传感器检测位置变化。绝对式编码器每个位置有编码,断电后不丢失;增量式编码器输出脉冲信号,需要参考点确定位置。旋转变压器:基于电磁感应原理,输出与转子角度相关的模拟信号,经RDC(旋变数字转换器)处理为数字信号。抗干扰能力强,适合恶劣环境。霍尔传感器:检测永磁体磁场变化,提供粗略的位置信息,常用于无刷电机的电子换向。多圈绝对值编码器:结合单圈高分辨率测量和多圈计数功能,既保证精度又扩展测量范围,无需回零操作。该电机抗过载能力出色,可承受三倍额定转矩负载,适合瞬间负载波动及快速启动场合。
伺服系统的控制性能很大程度上取决于算法的优劣,现代伺服驱动器通常实现以下控制策略:PID控制:比例-积分-微分控制是基础算法,通过调节三个参数实现快速响应、高精度和无静差控制。先进的自整定算法可自动优化PID参数。前馈控制:在反馈控制基础上加入指令的前馈补偿,有效减小跟踪误差,特别适合轮廓控制应用。自适应控制:根据负载变化自动调整控制参数,保持比较好性能。模型参考自适应和自校正控制是常用方法。模糊控制:处理非线性、时变系统,不依赖精确数学模型,适合复杂工况。谐振抑制:通过陷波滤波器或自适应算法抑制机械系统的谐振峰值,提高稳定性。拥有高速响应能力,能在极短时间内达到目标速度与位置,适用于高速运动控制场景。上海三菱伺服器
设计合理、结构紧凑,维护保养简单,用户可自行快速排查和维修常见故障。上海交流伺服销售
直流伺服电机是早期的伺服电机形式,采用永磁体或绕组励磁的直流电机作为执行机构。其优点是控制简单、启动力矩大、响应速度快,但存在电刷和换向器需要定期维护的缺点。直流伺服电机在小功率、低成本应用中仍有使用,但正逐渐被交流伺服电机取代。交流伺服电机是现代伺服系统的主流,又可细分为同步型和异步型两种。同步型交流伺服电机通常采用永磁体转子,具有效率高、功率密度大、控制精度高等优点;异步型交流伺服电机则结构更简单、成本更低,适合大功率应用。交流伺服电机采用变频控制技术,通过调节频率和电压来实现宽范围的调速。上海交流伺服销售