山西多軸運動伺服控制器系統承諾守信「華瑞高和」

伺服控制器基本介紹

伺服驅動器（servo drives）又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用來控制伺服電機的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統的一部分，主要應用于高精度的定位系統。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進行控制，實現高精度的傳動系統定位，目前是傳動技術的產品。當前交流伺服驅動器設計中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環控制算法。特別是速度控制性能的發揮起到關鍵作用伺服驅動器是現代運動控制的重要組成部分，被廣泛應用于工業機器人及數控加工中心等自動化設備中。

在伺服驅動器速度閉環中，電機轉子實時速度測量精度對于改善速度環的轉速控制動靜態特性至關重要。

伺服控制器如何同步

在分布式無軸傳動同步控制系統中，需要各個印刷機組之間統一協調地工作，所以各個機組必須要有統一的時間系統，以保證各個印刷機組協調工作，完成印刷任務。

具體的時鐘同步實現方法分為硬件時鐘同步，同步報文授時同步和協議授時同步。

(1)硬件時鐘同步。硬件時鐘同步是指利用一定的硬件設施(如GPS接收機、UTC接收機、的時鐘信號線路等)進行的局部時鐘之間的同步，操作對象是計算機的硬件時鐘。硬件同步可以獲得很高的同步精度(通常為10-9 秒至10-6秒)。

(2)同步報文授時同步。在每個通訊周期開始，主站以廣播形式發送一次同步報文。例如在SERCOS協議數據傳輸層中，每個SERCOS的通訊周期開始都以主戰發送的同步報文MST為標志。MST的數據域非常短，只占1個字節。MST報文的同步精度很高，如果用光纜做傳輸介質，同步精度可在4微妙之內。

(3)協議授時同步。協議授時也叫軟件授時，指利用網絡將主時鐘源，通過網絡，發給其他的子系統，以達到整個系統的時間同步性。通過計算從發出主時鐘信息到發送到目標節點接受該信息并產生中斷之間的時間差，可以得出延遲時間。然后通過補償來達到時間同步。軟件授時成本低，可由于同步信息在網絡上傳輸的延遲大且有很大的不確定性，所以授時精度低(通常為10-6秒到10-3秒)。

綜合考慮，本文的時鐘同步方案采用的是硬件時鐘同步，各節點根據系統中的主時鐘來調整它們的時鐘，具體實現方法是：添加硬件時鐘同步信號線CONCLK用來傳輸時間同步信號，同步控制信號周期為2ms，以同步信號的上升沿作為同步點。在控制器中設置同步信號發生器，并在各個驅動器內部設置同步接受單元。驅動器從站的同步接受單元檢測到主戰的CONCLK上升沿后，各從站時鐘同時清零。這樣定期清零不僅保持了各從站時鐘的一致性，同時也避免了同步誤差的累計。

伺服控制器

在大慣量負載印刷系統中，編碼器和伺服系統的選擇尤為重要。以BF4250卷筒紙印刷機為例，其負載轉動慣量很大，其中柔印機組為0.13 kg·m2，膠印機組轉動慣量大，為0.33 kg·m2。由于系統定位精度要求≤0.03mm，考慮到負載的大慣量性，把控制周期定為2ms，要求位置環穩態誤差為±1個脈沖。根據定位精度和穩態誤差，可以折算出編碼器線數為17000線，可是考慮到在實際印刷過程中，要不斷調整不同機組的位置，如果編碼器分辨率選17000線，在調整印輥時，由于機組轉動慣量很大，將會產生很大的角加速度，進而產生很大的轉矩。例如對于膠印機組，調整角加速度超過700 rad/s2，調整轉矩超過200N·m，一般的電機無法滿足要求。綜合考慮，選擇編碼器分辨率為40000線，這樣在調整過程中，減小了電機的調整加速度，進而減小了調整轉矩。例如在負載慣量膠印機組中，調整角加速度為78.6rad/s2，調整轉矩為26 N·m，凱奇電氣公司的90M系列伺服電機完全可以滿足要求。