伺服电机的精确定位方法 点击:616 | 回复:1



王者之师--spider_man

    
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发表于:2012-07-14 21:48:50
楼主

 

      伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。

      直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护不方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。   

     交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,最高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。    
    伺服电机内部的转子是永磁铁,伺服驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。  

   交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别:交流伺服要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单,便宜。

 




yexiaomeng

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发表于:2012-07-14 22:48:45
1楼

楼主的说法有待商榷。

所谓伺服电机,只是个电机,能作为伺服电机用的电机必需满足有较大的调速比的要求,一般要求100:1以上。只要有足够大的调速比,就可以作定位控制。所以有异步的也有同步的,异步的有感应伺服电机,同步的有交流永磁同步电机。

伺服电机本身并不能发出任何东西,因此在定位时为了知道当前电机的相位角与速度,所以必需要加装霍尔传感器或者编码器,也有装旋转变压器的,这个东东就是一个闭环系统的检测反馈回路。

伺服系统完成定位还需要驱动器,定位的调节器做在驱动器里面,而伺服电机就是位置控制闭环系统的执行机构而已。

伺服的定位可以比0.001mm还要小,具体要看电机加装的编码器的线数,一般的2048线精度都不高,要更高的分辨率就要安装更高的线数的编码器,但是随之带来的问题是伺服高速旋转时,编码器输出的脉冲频率很高,给采集电路带来了挑战。

永磁同步伺服电机的功率一般都很难做大的,因为是永磁的缘故,一般也就是几十千瓦,而要更大功率的就只能用感应伺服电机,也就是交流异步伺服,可以做到几百千瓦,但是感应电机的控制难度比较大,因为励磁和电流都要控制,而且励磁和电流存在强耦合,一般的的做法是采用矢量控制,将励磁和电流在二维坐标系里面解耦合,目前世界上做的效果都没有永磁同步电机好。

直流伺服电机的好处是控制简单,并且性能好,但是结构复杂,维护比较麻烦,价格也不便宜;交流伺服控制难度大,但是结构简单,造价低,维护方便,所以随着控制理论的发展,交流伺服的控制性能基本上可以和直流媲美,逐渐取代了直流伺服的地位成为伺服系统的主流。


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