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伺服控制系統的分類和優勢有哪些

發布時間:2020-10-20 18:26

  伺服控制系統作為現代工業生產設備的控制系統之一,是工業自動化不可缺少的基礎技術。位置伺服控制系統,一般是以足夠的位置控制精度(定位精度)、位置跟蹤精度(位置跟蹤誤差)和足夠快的跟蹤速度作為它的主要控制目標。系統運行時要求能以一定的精度隨時跟蹤指令的變化,因而系統中伺服電動機的運行速度常常是不斷變化的。故伺服系統在跟蹤性能方面的要求一般要比普通調速系統高且嚴格得多。由于直流電動機存在電刷和換向器的限制,以及直流伺服系統生產、維護成本高。伴隨著新的控制器件和電機控制方法的出現,伺服系統的已經廣泛地替代了直流伺服系統。下面富田電機小編為您介紹伺服電機的分類及優勢。
  1、伺服系統分類
  伺服系統根據處理信號的方式不同,大致可以分為數字模擬混合式伺服、模擬式伺服和全數字式伺服;若根據所使用的伺服電動機的種類不同,又可分為三種:一種是用永磁同步伺服電動機構成的伺服系統,包括方波永磁同步電動機(無刷直流機)伺服系統和正弦波永磁同步電動機伺服系統;另一種是用鼠籠型異步電動機構成的伺服系統。二者的不同之處在于永磁同步電動機伺服系統中需要采用磁極位置傳感器而感應電動機伺服系統中含有滑差頻率計算部分。若采用微處理器軟件實現伺服控制,可以使永磁同步伺服電動機和鼠籠型異步伺服電動機使用同一套伺服放大器。
  2、伺服電機的優勢
  步進電機是一種離散運動的裝置,它和現代數字控制技術有著本質的聯系。在目前國內的數字控制系統中,步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式伺服系統的出現,伺服電機也越來越多地應用于數字控制系統中。為了適應數字控制的發展趨勢,運動控制系統中大多采用步進電機或全數字式伺服電機作為執行電動機。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號),但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。主要存在以下幾點區別。
 ?。?)控制精度不同
  伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。對于帶17位編碼器的電機而言,驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈,即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。
 ?。?)矩頻特性不同
  步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降,且在較高轉速時會急劇下降,所以其最高工作轉速一般在300~600RPM。伺服電機為恒力矩輸出,即在其額定轉速(一般為2000RPM或3000RPM)以內,都能輸出額定轉矩,在額定轉速以上為恒功率輸出。
 ?。?)低頻特性不同
  步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關,一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對于機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時,一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現象,比如在電機上加阻尼器,或驅動器上采用細分技術等。伺服電機運轉非常平穩,即使在低速時也不會出現振動現象。伺服系統具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統內部具有頻率解析機能,可檢測出機械的共振點,便于系統調整。
 ?。?)運行性能不同
  步進電機的控制為開環控制,啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象,停止時轉速過高易出現過沖的現象,所以為保證其控制精度,應處理好升、降速問題。伺服驅動系統為閉環控制,驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內部構成位置環和速度環,一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象,控制性能更為可靠。
 ?。?)速度響應性能不同
  步進電機從靜止加速到工作轉速(一般為每分鐘幾百轉)需要200~400毫秒。伺服系統的加速性能較好。

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