Hay tres modos de control del servomotor: pulso, analógico y control de comunicación. ¿Cómo elegir el modo de control del servomotor en diferentes escenarios de aplicación?
1. Modo de control de impulsos del servomotor
En algunos equipos independientes pequeños, el uso del control de pulso para lograr el posicionamiento del motor debe ser la aplicación más común, este modo de control es simple y fácil de entender. Idea básica de control: el pulso total determina el desplazamiento del motor, la frecuencia del pulso determina la velocidad del motor. El pulso se selecciona para realizar el control del servomotor. Abra el manual de usuario del servomotor, habrá una tabla de la siguiente manera:
Ambos están controlados por pulsos, pero la implementación es diferente:
Primero, el controlador recibe dos pulsos de alta velocidad (A, B) y determina la dirección de rotación del motor a través de la diferencia de fase entre los dos pulsos. En la figura anterior, si B es 90 grados más rápida que la fase A, es positiva. Si B es 90 grados más lento que A, se invierte. En funcionamiento, los pulsos de dos fases de este control se alternan, por lo que también llamamos a este modo de control control diferencial. Tiene la característica de diferencia, que también muestra que este modo de control, el pulso de control tiene una mayor capacidad antiinterferente, en algunos escenarios de aplicación con fuerte interferencia, se prefiere este modo. Pero de esta manera, el eje del motor necesita ocupar dos puertos de pulsos de alta velocidad, lo cual es incómodo para la situación tensa del puerto de pulsos de alta velocidad.
En segundo lugar, el conductor aún recibe dos pulsos de alta velocidad, pero los dos pulsos de alta velocidad no existen al mismo tiempo. Cuando un pulso está en estado de salida, el otro debe estar en estado inválido. Al elegir este modo de control, es importante asegurarse de que solo se emita un pulso a la vez. Dos pulsos, una salida para la dirección positiva, la otra para la dirección negativa. Como en el caso anterior, este modo también es un eje del motor que necesita ocupar dos puertos de pulsos de alta velocidad.
En tercer lugar, solo se necesita dar una señal de pulso al controlador, y la operación positiva y negativa del motor está determinada por la señal IO en una dirección. Este modo de control es más simple y ocupa menos recursos del puerto de pulsos de alta velocidad. En un sistema pequeño típico, se prefiere esto.
2. Modo de control de simulación de servomotor
En el escenario de aplicación que necesita usar un servomotor para realizar el control de velocidad, podemos elegir la cantidad analógica para realizar el control de velocidad del motor, el valor de la cantidad analógica determina la velocidad de funcionamiento del motor. La cantidad analógica se puede seleccionar de dos maneras, corriente o voltaje. Modo de voltaje, solo necesita agregar una cierta cantidad de voltaje en el extremo de la señal de control. La implementación es sencilla, en algunos escenarios se utiliza un potenciómetro para lograr el control. Sin embargo, cuando el voltaje se usa como señal de control, es fácil que se interfiera en el entorno complejo, lo que resulta en un control inestable. Modo de corriente: Se requiere el módulo de salida de corriente correspondiente. Pero la señal actual tiene una gran capacidad antiinterferencias y se puede utilizar en escenas complejas.
3. Modo de control de comunicación del servomotor
CAN, EtherCAT, Modbus y Profibus son formas comunes de realizar el control del servomotor por medio de la comunicación. Controlar el motor por medio de comunicación es el método de control preferido en algunos escenarios de aplicación de sistemas grandes y complejos. Usando el modo de comunicación, el tamaño del sistema, la cantidad de ejes del motor son fáciles de cortar, sin cableado de control complejo. El sistema construido es extremadamente flexible.
El control de velocidad y el control de par del servomotor están controlados por cantidad analógica. El control de posición se controla mediante el envío de pulsos. El modo de control específico debe seleccionarse de acuerdo con los requisitos de los clientes y cumplir con la función de movimiento. Si no tiene requisitos sobre la velocidad y la posición del motor, siempre que la salida de un par constante, por supuesto, es el modo de par.
Si la posición y la velocidad tienen ciertos requisitos de precisión, y el par en tiempo real no está muy preocupado, el modo de par no es muy conveniente, el modo de velocidad o posición es mejor. Si el controlador superior tiene una buena función de control de circuito cerrado, el efecto del control de velocidad será mejor. Si los requisitos no son muy altos o no hay requisitos de tiempo real, el modo de control de posición no tiene requisitos altos en el controlador superior.
En términos de la velocidad de respuesta del servocontrolador, el modo de torsión requiere el menor cálculo y el controlador responde más rápido a la señal de control. El modo de posición tiene la mayor parte del cálculo y la respuesta del conductor a la señal de control es la más lenta.
Es necesario ajustar el motor en tiempo real cuando se requiere el rendimiento dinámico en movimiento. Entonces, si el controlador en sí es lento (como un PLC o un controlador de movimiento de gama baja), use el control de posición. Si el controlador tiene una velocidad informática rápida, el anillo de posición se puede mover del controlador al controlador de manera rápida para reducir la carga de trabajo del controlador y mejorar la eficiencia (como la mayoría de los controladores de movimiento de gama media y alta); Si tiene un mejor controlador superior, también puede usar el control de par, el lazo de velocidad también se elimina de la unidad, generalmente solo el controlador dedicado de gama alta puede hacer esto y, en este momento, no necesita usar un servo motor.
En términos generales, el control del controlador no es bueno, cada fabricante dice que lo hace mejor, pero ahora hay una forma de comparación más intuitiva llamada ancho de banda de respuesta. Cuando se controla el par o el control de velocidad, se envía una señal de onda cuadrada al generador de impulsos para hacer que el motor gire y retroceda continuamente, y ajuste constantemente la frecuencia. Lo que se muestra en el osciloscopio es una señal de frecuencia de barrido. Cuando el vértice de la envolvente alcanza el 70,7 por ciento del valor más alto, indica que el paso se ha desfasado. El lazo de corriente promedio puede operar a más de 1000 Hz, mientras que el lazo de velocidad solo puede operar a decenas de Hertz.
Para decirlo de una manera más técnica:
1. Control de par de servomotor
El modo de control de par es establecer el par de salida del eje del motor a través de la entrada de la asignación de dirección directa o analógica externa. El rendimiento específico es el siguiente: por ejemplo, si 10 V corresponden a 5 Nm, cuando el analógico externo se establece en 5 V, la salida del eje del motor es
2,5 Nm: si la carga del eje del motor es inferior a 2,5 Nm, el motor se volverá positivo; si la carga externa es igual a 2,5 Nm, el motor no girará; si el motor es superior a 2,5 Nm, el motor se invertirá (normalmente se genera cuando hay una carga por gravedad). El par se puede cambiar cambiando inmediatamente la configuración de la cantidad analógica, y el valor de la dirección correspondiente también se puede cambiar por medio de comunicación.
Se utiliza principalmente en dispositivos de bobinado y desenrollado que tienen requisitos estrictos sobre la fuerza del material, como dispositivos de alambre o equipos de tracción de fibra. El ajuste del par debe cambiarse en cualquier momento de acuerdo con el cambio del radio de enrollado para garantizar que la fuerza del material no cambie con el cambio del radio de enrollado.
2. Control de posición del servomotor:
El modo de control es generalmente a través de la frecuencia de pulso de entrada externa para determinar el tamaño de la velocidad de rotación, a través del número de pulsos para determinar el ángulo de rotación, algunos servos también pueden ser directamente a través del modo de comunicación de asignación de velocidad y desplazamiento. Debido a que el modo de posición puede tener un control muy estricto de la velocidad y la posición, generalmente se usa en dispositivos de posicionamiento. Aplicaciones como máquinas herramienta CNC, maquinaria de impresión, etc.
3. Modo de velocidad del servomotor:
Sobre la entrada analógica o la frecuencia del pulso se puede controlar la velocidad de rotación, en el dispositivo de control superior del lazo externo también se puede posicionar el modo de velocidad de control PID, pero debe la señal de posición del motor o la señal de posición de carga directa a la retroalimentación superior para el cálculo. El modo de posición también admite el anillo exterior de carga directa para detectar la señal de posición. En este caso, el codificador en el extremo del eje del motor solo detecta la velocidad del motor, y la señal de posición la proporciona el dispositivo de detección directa en el extremo final de la carga. La ventaja de este modo es que se puede reducir el error en el proceso de transmisión intermedia y se puede aumentar la precisión de posicionamiento de todo el sistema.
4. Hablar de 3 anillos
El servo generalmente está controlado por tres anillos, y los llamados tres anillos son tres sistemas de regulación PID de retroalimentación negativa de circuito cerrado. El anillo PID más interno es el anillo actual, que se lleva a cabo completamente dentro del servocontrolador. El dispositivo Hall detecta la corriente de salida de cada fase del controlador al motor y proporciona retroalimentación negativa a la configuración de la corriente para la regulación PID, a fin de lograr la corriente de salida lo más cerca posible de la corriente establecida. El anillo actual es para controlar el par del motor, por lo que la operación del controlador en el modo de par es mínima.
La respuesta dinámica es la más rápida.
El segundo anillo es el anillo de velocidad, que se ajusta mediante retroalimentación negativa PID a través de la señal del codificador del motor detectado. La salida PID en el anillo es directamente la configuración del anillo actual, por lo que el control del anillo de velocidad incluye el anillo de velocidad y el anillo actual, en otras palabras, cualquier modo debe usar el anillo actual, el anillo actual es la raíz del control . Al mismo tiempo que el control de velocidad y posición, también se lleva a cabo el control de corriente (par) en el sistema para lograr el correspondiente control de velocidad y posición.
El tercer anillo es el anillo de posición, que es el anillo más externo y se puede construir entre el controlador y el codificador del motor o entre el controlador externo y el codificador del motor o la carga final según la situación. Dado que la salida interna del anillo de control de posición es el ajuste del anillo de velocidad, el sistema realiza la operación de los tres anillos en el modo de control de posición y, en este momento, el sistema tiene la mayor cantidad de cálculos y la velocidad de respuesta dinámica más lenta. .