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南調(diào)機(jī)電設(shè)備——伺服驅(qū)動器的基本要求

伺服驅(qū)動器

1、調(diào)速范圍寬

2、定位精度高

3、有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性

4、快速響應(yīng)，無超調(diào)

為了保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)在啟動、制動時，要求加、減加速度足夠大，縮短進(jìn)給系統(tǒng)的過渡過程時間，減小輪廓過渡誤差。

5、低速大轉(zhuǎn)矩，過載能力強(qiáng)

一般來說，伺服驅(qū)動器具有數(shù)分鐘甚至半小時內(nèi)1.5倍以上的過載能力，在短時間內(nèi)可以過載4～6倍而不損壞。

6、可靠性高

要求數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)可靠性高、工作穩(wěn)定性好，具有較強(qiáng)的溫度、濕度、振動等環(huán)境適應(yīng)能力和很強(qiáng)的抗干擾的能力。

對電機(jī)的要求

1、從速到速電機(jī)都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速時，仍有平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象。

2、電機(jī)應(yīng)具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載4～6倍而不損壞。

3、為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時間常數(shù)和啟動電壓。

4、電機(jī)應(yīng)能承受頻繁啟、制動和反轉(zhuǎn)。

南調(diào)機(jī)電設(shè)備——伺服的三個環(huán)控制

        伺服電機(jī)一般為三個環(huán)控制，所謂三環(huán)就是3個閉環(huán)負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)。內(nèi)的PID環(huán)就是電流環(huán)，此環(huán)完全在伺服驅(qū)動器內(nèi)部進(jìn)行，通過霍爾裝置檢測驅(qū)動器給電機(jī)的各相的輸出電流，負(fù)反饋給電流的設(shè)定進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，從而達(dá)到輸出電流盡量接近等于設(shè)定電流，電流環(huán)就是控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的，所以在轉(zhuǎn)矩模式下驅(qū)動器的運(yùn)算，動態(tài)響應(yīng)快。

　　第2環(huán)是速度環(huán)，通過檢測的電機(jī)編碼器的信號來進(jìn)行負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)，它的環(huán)內(nèi)PID輸出直接就是電流環(huán)的設(shè)定，所以速度環(huán)控制時就包含了速度環(huán)和電流環(huán)，換句話說任何模式都必須使用電流環(huán)，電流環(huán)是控制的根本，在速度和位置控制的同時系統(tǒng)實(shí)際也在進(jìn)行電流（轉(zhuǎn)矩）的控制以達(dá)到對速度和位置的相應(yīng)控制。

　　第3環(huán)是位置環(huán)，它是外環(huán)，可以在驅(qū)動器和電機(jī)編碼器間構(gòu)建也可以在外部控制器和電機(jī)編碼器或終負(fù)載間構(gòu)建，要根據(jù)實(shí)際情況來定。由于位置控制環(huán)內(nèi)部輸出就是速度環(huán)的設(shè)定，位置控制模式下系統(tǒng)進(jìn)行了所有3個環(huán)的運(yùn)算，此時的系統(tǒng)運(yùn)算量，動態(tài)響應(yīng)速度也慢。

南調(diào)機(jī)電設(shè)備——如何判斷伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動器的故障區(qū)別？

為了實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的更好性能，就必須對伺服電機(jī)的一些使用特點(diǎn)有所了解。本文將淺析伺服電機(jī)在使用中的常見問題。

噪聲，不穩(wěn)定

　　客戶在一些機(jī)械上使用伺服電機(jī)時，經(jīng)常會發(fā)生噪聲過大，電機(jī)帶動負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定等現(xiàn)象，出現(xiàn)此問題時，許多使用者的反應(yīng)就是伺服電機(jī)質(zhì)量不好，因?yàn)橛袝r換成步進(jìn)電機(jī)或是變頻電機(jī)來拖動負(fù)載，噪聲和不穩(wěn)定現(xiàn)象卻反而小很多。表面上看，確實(shí)是伺服電機(jī)的原故，但我們仔細(xì)分析伺服電機(jī)的工作原理后，會發(fā)現(xiàn)這種結(jié)論是完全錯誤的。

　　交流伺服系統(tǒng)包括：伺服驅(qū)動、伺服電機(jī)和一個反饋傳感器（一般伺服電機(jī)自帶光學(xué)偏碼器）。所有這些部件都在一個控制閉環(huán)系統(tǒng)中運(yùn)行：驅(qū)動器從外部接收參數(shù)信息，然后將一定電流輸送給電機(jī)，通過電機(jī)轉(zhuǎn)換成扭矩帶動負(fù)載，負(fù)載根據(jù)它自己的特性進(jìn)行動作或加減速，傳感器測量負(fù)載的位置，使驅(qū)動裝置對設(shè)定信息值和實(shí)際位置值進(jìn)行比較，然后通過改變電機(jī)電流使實(shí)際位置值和設(shè)定信息值保持一致，當(dāng)負(fù)載突然變化引起速度變化時，偏碼器獲知這種速度變化后會馬上反應(yīng)給伺服驅(qū)動器，驅(qū)動器又通過改變提供給伺服電機(jī)的電流值來滿足負(fù)載的變化，并重新返回到設(shè)定的速度。交流伺服系統(tǒng)是一個響應(yīng)非常高的全閉環(huán)系統(tǒng)，負(fù)載波動和速度較正之間的時間滯后響應(yīng)是非常快的，此時，真正限制了系統(tǒng)響應(yīng)效果的是機(jī)械連接裝置的傳遞時間。

注意：X軸與Z軸互換，即使型號相同，進(jìn)口設(shè)備也可能因?yàn)樨?fù)載不同、參數(shù)不同而產(chǎn)生問題。當(dāng)然，如果是國產(chǎn)設(shè)備，通常不會針對使用情況調(diào)整伺服參數(shù)，一般不會有問題。但應(yīng)注意X軸與Z軸電機(jī)功率轉(zhuǎn)矩是否相同、電機(jī)絲桿是否直聯(lián)以及電子齒輪減速比方面事宜。

南調(diào)機(jī)電設(shè)備——伺服驅(qū)動器需要什么樣的脈沖？

1.正反脈沖控制（CW CCW）；脈沖加方向控制（pulse direction）；AB相輸入（相位差控制，常見于手輪控制）。

2.伺服驅(qū)動器主程序主要用來完成系統(tǒng)的初始化、LO接口控制信號、DSP內(nèi)各個控制模塊寄存器的設(shè)置等。

3.伺服驅(qū)動器所有的初始化工作完成后，主程序才進(jìn)入等待狀態(tài)，以及等待中斷的發(fā)生，以便電流環(huán)與速度環(huán)的調(diào)節(jié)。

4.中斷服務(wù)程序主要包括四M定時中斷程序光電編碼器零脈沖捕獲中斷程序、功率驅(qū)動保護(hù)中斷程序、通信中斷程序。

      隨著伺服系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用，伺服驅(qū)動器使用、伺服驅(qū)動器調(diào)試、伺服驅(qū)動器維修都是伺服驅(qū)動器在當(dāng)今比較重要的技術(shù)課題，越來越多工控技術(shù)服務(wù)商對伺服驅(qū)動器進(jìn)行了技術(shù)深層次研究。

驅(qū)動的脈沖指令輸入方式可能有三種：

（1）差分驅(qū)動輸入方式；脈沖輸入頻率500KHZ 　　

（2）集電極開來輸入方式；脈沖輸入量頻率200KHZ 　　

（3）高速差分驅(qū)動輸入方式；脈沖輸入量頻率4MHZ 　

驅(qū)動器的脈沖指令輸入形式也有三種：

（1）方向 脈沖 　　

（2）A，B相正交脈沖 　　

（3）CW/CCW正傳/反轉(zhuǎn)脈沖