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      一文詳解伺服驅(qū)動器的各項(xiàng)知識

      作者:機(jī)器人在線 |time:2019-10-21

       

      一、什么是伺服驅(qū)動器?

             伺服驅(qū)動器(SERVO DRIVES)又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”,是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器,其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá),屬于伺服系統(tǒng)的一部分,主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機(jī)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位,目前是傳動技術(shù)的高端產(chǎn)品。

             伺服驅(qū)動器是現(xiàn)代運(yùn)動控制的重要組成部分,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人及數(shù)控加工中心等自動化設(shè)備中。尤其是應(yīng)用于控制交流永磁同步電機(jī)的伺服驅(qū)動器已經(jīng)成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。當(dāng)前交流伺服驅(qū)動器設(shè)計(jì)中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設(shè)計(jì)合理與否,對于整個(gè)伺服控制系統(tǒng),特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關(guān)鍵作用 。

             在伺服驅(qū)動器速度閉環(huán)中,電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)速度測量精度對于改善速度環(huán)的轉(zhuǎn)速控制動靜態(tài)特性至關(guān)重要。為尋求測量精度與系統(tǒng)成本的平衡,一般采用增量式光電編碼器作為測速傳感器,與其對應(yīng)的常用測速方法為M/T測速法。M/T測速法雖然具有一定的測量精度和較寬的測量范圍,但這種方法有其固有的缺陷,主要包括:

      (1)測速周期內(nèi)必須檢測到至少一個(gè)完整的碼盤脈沖,限制了最低可測轉(zhuǎn)速;

      (2)用于測速的2個(gè)控制系統(tǒng)定時(shí)器開關(guān)難以嚴(yán)格保持同步,在速度變化較大的測量場合中無法保證測速精度。因此應(yīng)用該測速法的傳統(tǒng)速度環(huán)設(shè)計(jì)方案難以提高伺服驅(qū)動器速度跟隨與控制性能 。

       

      二、伺服驅(qū)動器的工作原理

             目前主流的伺服驅(qū)動器均采用數(shù)字信號處理器(DSP)作為控制核心,可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊(IPM)為核心設(shè)計(jì)的驅(qū)動電路,IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動電路,同時(shí)具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護(hù)電路,在主回路中還加入軟啟動電路,以減小啟動過程對驅(qū)動器的沖擊。

             功率驅(qū)動單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流,得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)過整流好的三相電或市電,再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅(qū)動三相永磁式同步交流伺服電機(jī)。功率驅(qū)動單元的整個(gè)過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程。整流單元(AC-DC)主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐贰?/p>

             隨著伺服系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用,伺服驅(qū)動器使用、伺服驅(qū)動器調(diào)試、伺服驅(qū)動器維修都是伺服驅(qū)動器在當(dāng)今比較重要的技術(shù)課題,越來越多工控技術(shù)服務(wù)商對伺服驅(qū)動器進(jìn)行了技術(shù)深層次研究。

             伺服驅(qū)動器是現(xiàn)代運(yùn)動控制的重要組成部分,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人及數(shù)控加工中心等自動化設(shè)備中。尤其是應(yīng)用于控制交流永磁同步電機(jī)的伺服驅(qū)動器已經(jīng)成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。當(dāng)前交流伺服驅(qū)動器設(shè)計(jì)中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設(shè)計(jì)合理與否,對于整個(gè)伺服控制系統(tǒng),特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關(guān)鍵作用。

       

      三、伺服進(jìn)給系統(tǒng)的基本要求

             伺服進(jìn)給系統(tǒng)的要求:

             1、調(diào)速范圍寬

             2、定位精度高

             3、有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性

             4、快速響應(yīng),無超調(diào)

             為了保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量,除了要求有較高的定位精度外,還要求有良好的快速響應(yīng)特性,即要求跟蹤指令信號的響應(yīng)要快,因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)在啟動、制動時(shí),要求加、減加速度足夠大,縮短進(jìn)給系統(tǒng)的過渡過程時(shí)間,減小輪廓過渡誤差。

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