伺服驱动器的问与答 点击:49779 | 回复:537



WXbasco

    
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发表于:2007-07-05 21:22:00
楼主
[color=#0000FF][b]关与交流伺服驱动器问答伺服电机问答;别名,伺服驱动器 伺服电机驱动器 伺服马达驱动器 全数字交流伺服驱动器 Servo drive Servo motor。伺服产品可靠性?伺服驱动伺服电机价格=?还有性价比?相关产品?还有什么想要知道值得关注期待的呢,,,业内众多网友,宝贵经验,与您互动,精彩分享,下面内容有详细介绍。。。 [/b][/color]
关与交流伺服驱动器的问与答,下面内容有些是原创,也有些是摘录。权当是对业界同仁抛砖引玉。。。。。。
[b]关于伺服的应用。[/b]有很多方面,连一个小小的电磁调压阀,也可以算上一个伺服系统。其他伺服应用如火炮或雷达,用作随动,要求实时性好,动态响应快,超调小,精度在其次。如果是机床,则经常用作恒速,位置高精度,实时性要求不高。
    首先得确定你应用在什么场合。如果用在机床上,则控制部分硬件可以设计得相对简单一些,成本也相应低些。如果用于军工,则内部固件设计时控制算法应该更灵活,比如提供位置环滤波、速度环滤波、非线性、最优化或智能化算法。当然不需要在一个硬件部分上实现。可以面向对象做成几种类型的产品。
交流伺服在加工中心、自动车床、电动注塑机、机械手、印刷机、包装机、弹簧机、三坐标测量仪、电火花加工机等等方面的设备有广阔的应用。  

[b]关于步进电机和交流伺服电机的性能有较大差别。[/b]步进电机是一种离散运动的装置,它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。
虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。如:1、制精度不同;2、低频特性不同 3、矩频特性不同 4、过载能力不同 5、运行性能不同 6、速度响应性能不同。
交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。

[b]有关伺服零点开关的问题。[/b]找零的方法有很多种,可根据所要求的精度及实际要求来选择。可以伺服电机自身完成(有些品牌伺服电机有完整的回原点功能),也可通过上位机配合伺服完成,但回原点的原理基本上常见的有以下几种。
一、伺服电机寻找原点时,当碰到原点开关时,马上减速停止,以此点为原点。
二、回原点时直接寻找编码器的Z相信号,当有Z相信号时,马上减速停止。这种回原方法一般只应用在旋转轴,且回原速度不高,精度也不高。
   
[b]同步带的安装对伺服定位也有很大影响吗。[/b]这个情况,得知道伺服是不是调得很软?常见伺服是用脉冲控制的,那么,位置环的比例增益,速度环比例增益、积分时间常数分别是多少?
位置环比例增益:21rad/s
速度环比例增益:105rad/s
速度环积分时间常数:84ms

[b]关于伺服的三种控制方式,[/b]一般伺服都有三种控制方式:速度控制方式,转矩控制方式,位置控制方式 。想知道的就是这三种控制方式具体根据什么来选择的?
速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求,满足何种运动功能来选择。

如果您对电机的速度、位置都没有要求,只要输出一个恒转矩,当然是用转矩模式。
     如果对位置和速度有一定的精度要求,而对实时转矩不是很关心,用转矩模式不太方便,用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能,用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高,或者,基本没有实时性的要求,用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。
    就伺服驱动器的响应速度来看,转矩模式运算量最小,驱动器对控制信号的响应最快;位置模式运算量最大,驱动器对控制信号的响应最慢。
    对运动中的动态性能有比较高的要求时,需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢(比如PLC,或低端运动控制器),就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快,可以用速度方式,把位置环从驱动器移到控制器上,减少驱动器的工作量,提高效率(比如大部分中高端运动控制器);如果有更好的上位控制器,还可以用转矩方式控制,把速度环也从驱动器上移开,这一般只是高端专用控制器才能这么干,而且,这时完全不需要使用伺服电机。

换一种说法是:
1、转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为例如10V对应5Nm的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转,外部负载等于2.5Nm时电机不转,大于2.5Nm时电机反转(通常在有重力负载情况下产生)。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。
应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中,例如饶线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。
2、位置控制:位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。
应用领域如数控机床、印刷机械等等。
    3、速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加了整个系统的定位精度。
   
[b]怎样判断伺服电机与伺服驱动器的故障区别?[/b]
看驱动器上的错误、报警号,然后查手册。如果连报警都没有了,那自然就是驱动器故障,当然,还有可能是根本伺服就没有故障,而是控制信号错误导致伺服没有动作。
除了看驱动器上的错误、报警号,然后查手册外,有时最直接判断方法是更换,如X与Z轴伺服换(型号相同才可以)。或修改参数,如把X轴锁住,不让系统检测X轴
但应注意:X轴与Z轴互换,即使型号相同,进口设备也可能因为负载不同、参数不同而产生问题。当然,如果是国产设备,通常不会针对使用情况调整伺服参数,一般不会有问题。但应注意X轴与Z轴电机功率转矩是否相同、电机丝杆是否直联以及电子齿轮减速比方面事宜。(更多内容网址http://www.basco.com.cn欢迎光临)
    [b] 关于交流伺服电机的几个问题:[/b]
[b]问(A):交流同步伺服、交流异步伺服的额定转速与极数是否有关?n1=60f/2p?额定转速以下输出恒转矩,额定转速以上恒功率,那么额定转速的界定是由电机本身的机械决定还是驱动器来决定?[/b]
有关,同步转速n1=60f/2p,异步机还有滑差s,n=(1-s)n1,同步机n=n1,2p为极对数。控制中弱磁速度的界定是由驱动器判断的。
额定转速可以由几个方面决定:同步伺服的反电势高低、电机铁心材料允许的驱动电流交变频率、额定转矩下电机的最大功率、最高温升等,最主要还是反电势;异步电机主要受材料允许的最高频率以及极对数限制。
额定转速的界定由电机本身的机械和电器特性来决定。
[b]问(B):交、直流伺服的区分是否取决于驱动器与电机间的电流或电压的形式?但直流无刷伺服的电流方向也变化?是否可以理解为交流?交流伺服是否是以直流无刷伺服的原理为基础演变的?[/b]
  答:交流伺服通常指以正弦波驱动方式的伺服,无刷驱动相当于整流子数为6(7)的有刷直流电机的控制精度,一般低速特性较差。商业上也有称他为交流伺服,仅因为他甩掉了电刷,但特性恐怕比好的交流伺服、直流伺服有差距,10000倍的调速比无刷电机绝难达到。
直流无刷马达其实是自控式永磁同步马达的一种,不过是矩形波供电,而通常说的永磁同步马达是正弦波供电的。之所以说是“直流电机”,主要考虑到无刷马达的控制器相当于直流有刷马达的电刷和换向器,实现“电子换向”,从直流母线侧看相当于直流电机。
直流伺服用于直流电机,不是直流无刷电机;直流无刷电机与交流伺服电机其实是一回事,就是交流同步电机(交流永磁同步伺服电机)。
[b]问(C):电机的极对数?[/b]
    答:n1=60*f/2p
        p一般表示电机的极对数数,2p是极数。
1对极包括N极和S极,极数当然是极对数的两倍。




刘岩利

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发表于:2007-08-16 06:18:00
81楼
求教:一台PLC有能控制两台司服电机么?
看你的PLC规格和控制要求,控制一台、两台、三台……N台,原则上都是可以的

WXbasco

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发表于:2007-08-16 07:44:00
82楼
(伺服电机)如果不带编码器能否精确定位?

To东方日出,你好,伺服电机工作需要自带闭环形成反馈,微观上实际到达位置和目标位置(伺服驱动器给的脉冲指令位置)进行比对,到达目标位置后形成动态平衡(锁定),从而实现精确定位(误差在一个脉冲范围,即电机机械角度360度x1/10000=0.036度 );大部分伺服电机用编码器来实现反馈,也可以用别的,如旋转变压器。

刚学步

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发表于:2007-08-16 08:55:00
83楼
楼主辛苦了

whisper

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发表于:2007-08-16 11:14:00
84楼
不带编码器而实现精确定位,不是一个梦想.据我了解,现在最少已经有三家公司研发出了相应的伺服驱动产品.至于原理,主要是驱动器和现有驱动器原理不同,具体的因为我也只是听说,倒不大好多说

孤灯下

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发表于:2007-08-16 16:10:00
85楼
此帖真的不错,愿继续下去.

波恩

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发表于:2007-08-16 16:53:00
86楼
“basco”客气了,相互学习交流了!

“滴水之恩来自太湖,涌泉相报”,太湖水系也是本人的初生故里,只是自小就客居他乡了,05年底去上海出差,车过浦口,进入江南后,却大有异乡之感,但是颇感彷徨与伤感。

WXbasco

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发表于:2007-08-16 17:19:00
87楼
网络社会,沟通便捷;大家喜欢的就是工控这个平台,喜欢这个大家可以经常交流碰面的地方。[b]海内存知己,天涯若比邻![/b]

波恩

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发表于:2007-08-16 17:28:00
88楼
[b]海内存知己,天涯若比邻![/b]

LLSQ

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发表于:2007-08-16 18:25:00
89楼
我对步进、伺服不太熟,请问哪有应用案例提供,供我们这些不太熟的人来借鉴学习。

1718号民工

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发表于:2007-08-16 18:37:00
90楼
好东西应该多发,顶了!

如何

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发表于:2007-08-17 09:51:00
91楼
太谢谢了

梦A

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发表于:2007-08-19 08:57:00
92楼
伺服与伺服阀有什么关系?哪位给我讲讲。

mikelorry

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发表于:2007-08-19 11:38:00
93楼
楼主说的精彩,顶一下

WXbasco

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发表于:2007-08-19 17:40:00
94楼

    To:myh,[b]伺服与伺服阀有什么关系?[/b]哪位给我讲讲。

    以前对液压阀类仅仅是了解(机、电、液,大学曾学习过但未经实践应用),对于伺服阀属于外行,查阅了相关资料并进行了整理,自解释如下,望朋友们指教。
 
  抽水马桶就是一套最典型的伺服闭环控制系统,浮漂的高度调整就是设定值,浮漂的浮力本身又是传感器和执行装置,当水位达到设定高度后自动关闭水门,达到闭环控制的目的。
  伺服系统分液压伺服、电动伺服、气动伺服、机械伺服。
  液压伺服具有力量大、运行平稳,传递环节简单等特点,在大力量直线运动控制系统中获得广泛应用。
  电动伺服系统有交流伺服系统和直流伺服系统,在旋转运动中应用较广,通常是通过电机上的旋转编码器输出速度和位置信号,将该信号送到计算机控制系统进行一系列处理后实现自动调节,使其速度和位置快速跟踪设定值,为了达到快速和高精度,因而出现了一系列的控制方法和策略(包括PID),为了预测策略的正确性,又出现了许多仿真,这就是所谓的软件处理。硬件上也作了大量的改进。
但是,电动伺服系统用在直线控制系统中却不便,它要通过机械减速和滚珠丝杆等转换成直线运动,机械部分转动惯量大,齿轮间隙等影响控制精度,结构也大,因而在直线运动中存在不足,所以也就出现了近来比较热的直线导轨,在一些高档机床如加工中心上已有应用,并引领潮流。
  气动伺服在早期获得广泛应用,由于技术的进步,现在已经有逐渐被淘汰的趋势。
  机械伺服系统在一些特定领域有不可取代的优势,如上面的抽水马桶就是一例。
  
    数字液压伺服系统:这是新近发展研制成功的系统,中国在这一领域取得了长足的进步,具有世界领先水平。它把计算机技术、数字技术控制技术、传感技术等都集成在液压缸内,把极为复杂的伺服控制系统变成了傻瓜型的开环控制系统,所有的控制调节都在油缸内部自动完成,完全不需人为干预,已经有大量应用。

    在电液伺服阀实现的伺服控制中,主要特点是控制精度高、速度响应快等特点,是机电液一体化的技术,伺服放大器是电磁功率放大器,实现电流的控制放大,如果采用PLC实现,主要看所用PLC的模拟输出的电流输出范围是否适合电液伺服阀的放大器实现的电流调节范围。是否是电流匹配、功率匹配的问题,同时采用模拟放大器的动态响应频率较高,如果采用PLC实现数字计算机控制,则在编程实现的数字系统的动态特性应该大于模拟放大器的动态特性,否则在动态特性上有影响。
    在电液伺服系统中一般不用的调节阀,用电液伺服阀(泵)和马达、油缸等构成动力机构,通过控制输入电流(或电压)来控制阀(电液伺服阀)的输出流量或压力,从而达到控制系统位置、速度、力等。当然在油源设计可谓花样繁多。电液伺服系统就是电液自动系统。
    电液伺服阀主要应用在以下几个行业:(1)冶金行业:压下控制、纠偏机构、张力控制、电炉电极自动升降恒功率控制等;(2)轻工机械行业:注塑机、包装机等;(3)工程机械:高档挖掘机、推土机、振动式压路机、清洁车等;(4)电力工业:水轮及汽轮机调速机构;(5)火炮控制机构、坦克及直升机试车台;(6)航空航天工业:卫星、导弹、火箭、飞机的模拟加载装置等;(7)其它:游戏机、地震模拟车等各种模拟机。

   价格不好说,国内的一般比较便宜,一般在7000--8500之间。国外的就很贵了,MOOG,力士乐等等有上20000的.不过大约比较了一下,国内的产品一般性能都能满足一般的要求。不过要用于疲劳强度大,频率,带宽高的还是建议选用一些品牌产品. 具体应用选型还是应该根据具体应用场合要求来选。

WXbasco

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95楼
   昨天周日细细品读了《技术型的销售为什么就这么难找》作者: 民族英雄;《宝宝,五年了,累了,我想离开这个行业了》作者:林梢雁;都发表在《工控人生论坛》。
   两位楼主,文采都不错,技术也应不错;但两位楼主心境大不相同,一个百折不挠,一个有一点黛玉葬花的味道。

  有不少网友纷纷跟贴,发表评论,引用其中两位网友的发言:

  人生就像一段旅程,在乎的不是目的地,而是沿途的风景以及看风景的心情!

  没钱想要钱,有钱又不知道想要啥。(是一位网友劝后一楼主,宝宝。。。)别想得太多,想到底若没啥好追求的,就会变的飘渺。假如都这样说的话,那些世界首富啥的不是活都不想了吗?有些事做的不是光为钱,是责任,自己够了也得继续努力带领同事下级。能力越大,责任越大!

  兄弟,挺起腰杆,振作精神,努力向前;心态决定行动,消极传染消极,信心产生信心,铁肩担道义,妙手著文章!

波恩

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发表于:2007-08-19 20:49:00
96楼
“铁肩担道义,妙手著文章!”———好!又一位工控书生!

cym

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97楼
不带编码器而实现精确定位,不是一个梦想.据我了解,现在最少已经有三家公司研发出了相应的伺服驱动产品.至于原理,主要是驱动器和现有驱动器原理不同,具体的因为我也只是听说,倒不大好多说

TO whisper: 我曾经看过一些文献,是关于用开环的方式来达到高精度控制,其核心思想是利用误差补偿来提高精度,不过现在有没有这样的产品就不太清楚了。

唐吉柯德

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98楼
不错,好文章

笨小孩380

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99楼
真是受益非浅啊!我顶~~~~~~~~

1718号民工

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100楼
收藏!

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