簡易探討運動控制三大控制模式的差異 点击：9637 | 回复：393
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
飛車與失速發生的原因是不同 怎將他都說成是弱磁造成?!
所謂的飛車 電機轉動方向不受控制 你要他正轉 他卻是反轉(而且是高速的反轉) 這樣狀況叫飛車(或 暴衝)
在直流電機就是電源接反
在AC來講 就是編碼器AB兩相接反
所謂失速 應該是說速度以不受控制 這多發生在高速高精的控制上 整體的 系統根本來不及響應 我們可從電機的速度與扭力曲線圖 他在高速時 其扭力很小
電流環你沒做特定扭力控制 其曲線圖應該是與扭力曲線圖類似(這圖各人認為 未見過) 那電流環又怎具有保護作用
你可以拿100W的伺服電機 讓他servo on 再轉動其軸心 會發線軸心有微微的抖動 你在加大力量 發覺他會以更大的力量與你對抗 若你將軸心轉動 那驅動器立刻報警停機 因為過電流
分析
A> 當你旋轉100W的伺服 TG 就會回饋給驅動器(速度環) 驅動器立刻加大電流 將位置修正回來 這就是軸心會有微微的抖動 若將TG拿掉 你會發現 很輕易將軸心轉動 而不報警 這兩個狀況就很清楚告訴你電流環的兩個作用
B> 編碼器的AB相接反(接錯線) 為什麼會造成飛車 在直流電機(速度環) 在交流電機(位置環) 你若看錯誤警告訊息 所顯示的是累計誤差過大 正因控制器 或驅動器 不知反饋的訊號是錯誤 而加大電流修正回來 而造成飛車 所以電流環在這裡的作用就是提高扭力 增加系統的"加速度"
電流環是廠家的機密 都不會提供這樣的訊息給客戶 想要就得花錢買
感謝老劉提供"錯誤的示範" 題供給笨鳥在速度控制問題的深入
1、在“位置环+速度环+电流环”中：
1）机械特性是硬特性，工件运动是速度闭环控制，恒速！
2）工件运动时，负载重时，电机电流大，负载轻时，电机电流小；
3）如果负载很重，电机电流就会很大，可能烧电机！
4）大电流时，速度闭环饱和失控失去控制作用说它不工作，运动工件失速，这时候需要要用电流闭环来控制这个大电流，或者说电流环是起过载保护、失速保护的！
5）在速度环正常工作时，电流环没有调节电流的作用，或者说它不工作！
在標題1、在“位置环+速度环+电流环”中：這標題本身就是錯誤 在直流伺服中只有電流環及速度環 哪來的位置環
上面這圖就是運動控制直流全閉的系統圖(速度控制) 可以看出有三個虛線的環 最大的金色虛線環 及棕色的虛線環都是速度環 最小的黑色虛線環 最大的金色虛線環 及棕色的虛線環都是速度環 最小的黑色虛線環為電流環 三個閉環 及棕色的虛線環都是速度環 最小的黑色虛線環為電流環 三個閉環的回饋分別為 "碳刷" "TG"" En"
標題1）机械特性是硬特性，工件运动是速度闭环控制，恒速！
A> 什麼是機械硬特性 笨鳥還真搞不清楚 但笨鳥知道伺服的剛性 剛性過強 響應快但易過衝 剛性弱定位精度高 但無力 如何取得平衡點就靠調機
B> 速度閉環控制 是恒速 這顯然是望文興義 速度閉環做的是就是位置的控制 關鍵就是這個閉 那靠什麼閉 在控制器靠的就是編碼器(En) 在直流伺服的驅動靠的就是(TG) 在交流伺服靠的是編碼器(En) 至於模擬量的輸出與位置的精度之間的關係 那是控制器內部的運算 與使用者無關
你只要會下達移動指令 整個電控系統會自動執行並自動做位置誤差的插補(機械誤差除外如間隙)
4）大电流时，速度闭环饱和失控失去控制作用说它不工作，运动工件失速，这时候需要要用电流闭环来控制这个大电流，或者说电流环是起过载保护、失速保护的！
A> 大電流不是"過電流" 更不會幫失速做保護
B> 我們經常看到伺服有額定轉速 及最高轉速 額定轉速事實上就是伺服運轉時可承受最大的電流 而且是可連續運轉不休息 最高轉速則是弱磁控制 他的電流超過額定電流 所以只能間歇性工作 若電機嚴重失速 呵呵 那就讓驅動器"炸掉" 哎 老劉你在此亂講話是會害死人
C> 電流環的功能又是什麼 他又如何做保護
a>在速度(位置)控制下電流環扮演系統的"響應" 透過加減速的參數 實際顯示出來就是轉速 轉速越高電流越大
b> 電流環的保護 保護的對象是"過電流" 不是大電流 什麼是"過電流" ?過電流又是怎樣產生?
要符合cia402标准的驱动器要实现6种工作模式：
CiA® 402: CANopen device profile for drives and motion control
The device profile specifies the folowing operation modes and corresponding configuration parameters:
Profile position mode
Interpolated position mode
Profile velocity mode
Profile torque mode
Velocity mode
Homing mode
Cyclic synchronous modes (position, velocity, and torque)
The CiA 402 device profile is internationally standardized as IEC 61800-7-201 and IEC 61800-7-301, both of which are available from the IEC.
在此感謝劉大師提供錯誤示範
4、如果你选用高解析度的编码器，电子齿轮比=1时，电机的速度的最大值上限最小；当电子齿轮比选大时，虽然提高了电机速度的上限，却相当于降低了你的编码器的解析度，也就是说，你安装的高解析度编码器是个样子，白花钱；
5、所以你要电机速度上限高，就选解析度低的编码器，这样不白花钱！
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高解析的編碼器做為電流環使用 經電子齒輪比后分辨率是做為速度環(位置環)用 你老搞不清楚 就少開口
電子齒輪比也就是個設定值 (參數) 沒這麼偉大到去控制電機的速度
在實際的應用 經電子齒輪比后的解析度是做為賣沖當量用 並且根速度控制有關 因為他要接線至控制器 來確認輸出命令(距離) 與回饋回來的脈衝是否相符
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