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簡易探討運動控制三大控制模式的差異 点击：9637 | 回复：393



笨鳥慢飛

    
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发表于：2013-08-16 23:12:20
楼主

位置環與速度環其實都是運動控制的兩種控制模式 其控制的結果就是"定位"

 在早期的伺服驅動有分為 位置型(日系)與速度型(歐系)的驅動器 當然其上位控制器也分為兩種 

大約10多年前 日系將兩種控制模式合併 提供上位控制器做為選用所要的模式 至今所有通用伺服也都是延續此模式 但運動控制仍然壁壘分明

位置環在確認編碼器回授位置確認 速度環修正位置偏差(這是動態的偵測修正)

問題一  為何運動控制其位置環及速度環仍壁壘分明

問題二 位置還大家望文興義就知跟定位有關 但速度環怎麼也跟定位有關 究竟速度環是甚麼樣的環?

問題三 環的定義是什麼?

希望透過此文 能讓大家知道 什麼是運動控制 什麼是PLC 什麼是伺服

 

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刘志斌

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发表于：2013-09-01 17:50:23
121楼

3、任何调速方式，电机转矩都是电机原理决定的，不需要人为的控制，你不用操心转矩！

4、举例说，速度闭环：

①负载转矩↑→转子速度↓→调节器调高频率↑、电压↑→转差（或功角）↑→电机转矩增大↑→电机转矩与负载转矩平衡→电机速度保持给定速度不变。

②负载转矩↓→转子速度↑→调节器调高频率↓、电压↓→转差（或功角）↓→电机转矩↓→电机转矩与负载转矩平衡→电机速度保持给定速度不变。

③如果负载转矩增大到额定转矩的3倍，那么电机输出的转矩与之平衡，也会输出3倍的额定转矩，这样才能保持电机速度为给定速度！

5、我们看到了，“速度闭环”控制中，电机转矩始终跟随负载转矩，始终能与之平衡的一个自动控制过程！

6、电机拖动负载转动时，电机转矩能与负载转矩平衡，这是电机能拖动负载运行的基本原理，源于电机工作时的电势平衡原理、磁势平衡原理，而不是什么“矢量控制”！

7、直流电机的“速度闭环”也是同样的道理，也是硬特性，也同样源于“转矩平衡、电势平衡、磁势平衡”的电机原理！

 

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刘志斌

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发表于：2013-09-01 17:54:28
122楼

8、“电流环->扭矩->加速度？”是个错误概念，很多人错误的认为“速度环只管速度，电流环只管扭矩！，速度环的加速度，要靠电流环的扭矩来实现”。

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刘志斌

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发表于：2013-09-01 18:08:35
123楼

引用 my39366 的回复内容：

…… 大家未必都是设计伺服的吧，讨论每个环具体怎么工作的不如讲些应用案例，……

1、如果被控机械对速度控制很重要 ，运行时要求恒速，你就用“位置环+速度环（+电流环）”；举例说机床的主轴速度要“恒速”，就用速度闭环调速；

2、如果被控机械对扭矩控制很重要 ，运行时要求恒扭矩，你就用“位置环+电流环（+速度环）”；举例说收、放卷控制，就用电流闭环调速；

3、在用“速度闭环”调速时，由于是硬特性，会出现过载、过流甚至堵转，所以调速电路内部有电流环起保护作用；

4、在用“电流闭环”调速时，由于是软特性，会出现飞车事故，所以调速电路内部有速度环起飞车保护作用；

 

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刘志斌

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发表于：2013-09-01 18:15:18
124楼

5、如果启、停，是在规定的位置启停，就要用位置环，所以就有下列组合模式：

1）“位置环+速度环（+电流环）”；（恒速应特性）

2）“位置环+电流环（+速度环）”；（恒扭矩软特性）

6、如果启、停，不是在规定的位置启停，就不用位置环，所以就有下列组合模式：

1）“速度环（+电流环）”；（恒速应特性）

2）“电流环（+速度环）”；（恒扭矩软特性）

 

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my39366

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发表于：2013-09-01 18:52:25
125楼

回复内容：

对： 刘志斌 8、“电流环->扭矩->加速度？”是个错误概念，很多人... 内容的回复！

嗯 扭矩不就是加速度么（转换一下）？

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刘志斌

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发表于：2013-09-01 23:24:51
126楼

引用 my39366 的回复内容： 嗯 扭矩不就是加速度么（转换一下）？

1、电机的电磁扭矩，与电流相关，可以把“电流”与“扭矩”“转换一下”；

2、“扭矩不就是加速度”，错误！正确的是：

1）物体运动处于匀速运动期间，电磁扭矩=摩擦阻力矩；

2）物体运动处于加速运动期间，电磁扭矩=摩擦阻力矩+加速力矩；

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笨鳥慢飛

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发表于：2013-09-02 07:38:36
127楼

笨鳥最近面臨廠房拆遷 比較忙碌 上網時間減少 此篇文章又是原創  教科書抄不到 只能慢慢的構思 請多包涵

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笨鳥慢飛

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发表于：2013-09-02 08:01:03
128楼

回复内容：

对： 刘志斌  引用 my39366 的回复内容： ……电流环->扭矩... 内容的回复！

 1、伺服就是，PLC+变频器+编码器；---錯錯錯 老劉你真蠢 蠢的不知藏拙

2 > 速度環已講過多次 其功能非在調速 而在定位同位置環  你告訴大家 電機怎麼調速 調節器怎麼調 他的原理是什麼他的依據又是什麼  在這裡不叫機械硬特性 而叫伺服的剛性 或增益  你這外行人 少在這裡添亂

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笨鳥慢飛

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发表于：2013-09-02 08:11:54
129楼

回复内容：

对： my39366  LZ可不可以  就三种模式的应用讲一下。比如 位置模式... 内容的回复！

 謝謝你 你講到這是笨鳥所要表達 但這個老劉硬是在此丟垃圾 他時間多 他沒事幹 整天製造問 題 我也是無能為力 

不要理他 你越理他就越帶勁 你就提他的問題反問他  多數問題他是無法自圓其說 

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笨鳥慢飛

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发表于：2013-09-02 22:32:36
130楼

上面在驅動器到控制器之間有調虛線 這條虛線就是脈衝訊號 在直流電機是由編碼器發出的脈衝訊號 但在交流電機 則由驅動器模擬編碼器訊號 發給控制器 故用虛線表示 這樣也就構成大的速度閉環  當然此編碼器跟上面位置環的編碼器扮演同樣的角色 在此則電流環(EN) 速度環(TG)

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笨鳥慢飛

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发表于：2013-09-02 22:47:34
131楼

以上簡單介紹速度控制

速度控制對多數的朋友來說是比較陌生 那我們在哪裡可以看到這樣控制器 

 如 FANCU  西門子 三菱 ---等高檔的數控系統

如 機械手控制器 ABB

如 Motion Control  PAMC 翠歐

如電子凸輪

還有高速高精的要求 都是速度控制的天下

當然在後續我會提出案例說明 

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笨鳥慢飛

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发表于：2013-09-02 22:58:11
132楼

扭力控制其實跟位置控制很相似 如下圖

從圖來看 他也是個半閉的系統

 

下回分解

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笨鳥慢飛

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发表于：2013-09-02 23:44:26
133楼

1、如果被控机械对速度控制很重要 ，运行时要求恒速，你就用“位置环+速度环（+电流环）”；举例说机床的主轴速度要“恒速”，就用速度闭环调速；


結論:錯 
A> 主軸轉速的控制是典型的開環速度控制 跟位置環無關 
B> 主軸若需要做C軸定位 或自動換刀 須外加編碼器 如此才構成速度閉環
C> 開環的控制 主軸的轉速變化率20% 閉環的控制則在3% 

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笨鳥慢飛

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发表于：2013-09-03 08:27:21
134楼

笨鳥只接觸過速度型的扭力控制(位置型未接觸)

從上圖的扭力控制來看 伺服這塊似乎是個電流閉環 但摩差或阻抗變因 使得扭力與電流不夠線性 所以我們應該將他視作開環來看(個人觀點) 所以有很多設備 需要確認力量變化 都會加裝壓力傳感器(Load cell)

控制器執行扭力控制 其實只是下達定電流的指令 多少電流對應多少扭力 系統以此扭力執行加減速 (速度是固定)  但無法執行定位的功能 需要定位功能可加時間的運算 但精度差些

三種控制模式 這扭力控制 是產業間 用的最少 在市面上較常看到 膠帶塗膠設備(張力控制)開環 另外閉環有電子壓床 還有壓力測試機

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刘志斌

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发表于：2013-09-03 10:03:19
135楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容： 

……

A> 主軸轉速的控制是典型的開環速度控制 跟位置環無關 
B> 主軸若需要做C軸定位 或自動換刀 須外加編碼器 如此才構成速度閉環
C> 開環的控制 主軸的轉速變化率20% 閉環的控制則在3% 

1、“ 举例说机床的主轴速度要“恒速”，就用速度闭环调速；”，“跟位置環無關”；

2、“主軸轉速的控制是典型的開環速度控制”，这是在对速度要求不高的场合，调速还用机械调速的方式；

3、当主轴转速要求高的场合，采用速度闭环控制，这样不仅速度恒定，而且速度高低可以任意给定调整！

4、在其它场合，速度闭环控制，如果电机启、停有位置要求时，应该采用：位置环+速度闭环（+电流环）；

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刘志斌

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136楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容：

…… 控制器執行扭力控制 其實只是下達定電流的指令 多少電流對應多少扭力 系統以此扭力執行加減速 (速度是固定)  但無法執行定位的功能 需要定位功能可加時間的運算 但精度差些……

1、“控制器執行扭力控制 其實只是下達定電流的指令 多少電流對應多少扭力”；

2、“系統以此扭力執行加減速 (速度是固定) ”这句话错误，应该是 “扭力”固定，调节速度，速度跟随负载大小反比变化，即负载大速度小，负载小速度大；

3、“無法執行定位的功能”这句话错误，电流闭环扭力控制，控制的是扭力，当然没有“定位的功能”，

4、电流闭环扭力控制，电机启、停有位置要求时，必须有位置环参与，所以是

位置环+电流闭环（+速度闭环）；

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diletrich

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发表于：2013-09-03 10:28:45
137楼

一个好好的帖子就这样毁了，原作的构思都被打乱了，可不可以加刘黑名单啊，尊重下作者适可发言都不会，建议楼主把这篇当做手稿，到时候重新整理，要不没法看啊。

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笨鳥慢飛

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发表于：2013-09-03 22:25:17
138楼

引用 刘志斌 的回复内容： 引用 笨鳥慢飛 的回复内容： ……A> 主軸轉速的控制... 

 老劉 呵呵 你什麼不好提 偏偏提到主軸 你可知道笨鳥今年和客戶搞了 多少的主軸 還是電主軸(內藏式主軸) 光今年就超過2000顆 有1000多顆 是超過30000RPM  你可有實績可以和我辯論嗎? 你真的夠白目 

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刘志斌

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139楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容：

 ……光今年就超過2000顆 有1000多顆 是超過30000RPM ，……

 

1、既然搞过那么多，怎么说“主軸轉速的控制是典型的開環速度控制”？

2、“主軸轉速的控制是典型的開環速度控制”，调速用机械齿轮调速，那不是伺服控制的！

3、伺服控制的主轴，速度恒定，调速方便，用的就是速度闭环，你不懂？

4、当然，“主轴”只是我举例说明速度闭环的一个用场而已！速度闭环还会有更多的用场，都是要求速度恒定，便于调速的场合，而且有很多用于需要位置环的情况！

 

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笨鳥慢飛

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140楼

回复内容：

对： 刘志斌  引用 笨鳥慢飛 的回复内容： ……光今年就超過2000... 内容的回复！

 這說明你不懂 完全的外行 國內這些機床廠的主軸80%都是異步電機 若是電主軸則超過95% 全部都用變頻來驅動 控制器怎麼對控制變頻器呢? 詳見本章節之速度控制

這些主軸電機 或電主軸若沒接編碼器 當然就是開環

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