Både hastighetskontroll og dreiemomentkontroll for servomotorer er implementert ved hjelp av analoge signaler, mens posisjonskontroll oppnås ved å generere pulser. Den spesifikke kontrollmodusen som skal brukes, velges basert på kundens krav og de spesifikke bevegelsesfunksjonene som må oppfylles.
de tre kontrollmodusene for servomotorer
- Hvis du ikke har noen spesifikke krav til motorens hastighet eller posisjon-og bare trenger å gi et konstant dreiemoment-er dreiemomentmodus det opplagte valget.
- Hvis du trenger et visst presisjonsnivå med hensyn til posisjon og hastighet, men ikke er spesielt opptatt av sanntidsmomentverdier, er det vanligvis å foretrekke enten hastighetsmodus eller posisjonsmodus.
- Hvis vertskontrolleren din har robuste-lukkede sløyfekontrollfunksjoner, vil bruk av Speed Control vanligvis gi overlegne resultater. Omvendt, hvis kravene dine ikke er spesielt strenge-eller hvis det praktisk talt ikke er noen krav til sann-respons-, stiller bruk av Posisjonskontroll færre krav til vertskontrolleren.
Når det gjelder responshastighet for servodrift: Dreiemomentmodus innebærer den laveste beregningsbelastningen, noe som resulterer i den raskeste responsen fra stasjonen til kontrollsignaler; omvendt involverer Posisjonsmodus den høyeste beregningsbelastningen, noe som resulterer i den tregeste responsen fra frekvensomformeren til kontrollsignaler.
Når det kreves høy dynamisk ytelse under bevegelse, blir sanntidsjusteringer av motoren avgjørende-.
- Hvis kontrolleren i seg selv har en relativt lav prosesseringshastighet (f.eks. en PLS eller en lav-bevegelseskontroller), bør posisjonskontroll brukes.
- Hvis kontrolleren har en relativt rask prosesseringshastighet, kan Speed Control brukes; dette innebærer å flytte posisjonssløyfen fra frekvensomformeren til kontrolleren, og dermed redusere stasjonens arbeidsbelastning og forbedre den generelle effektiviteten.
- Hvis en enda mer avansert vertskontroller er tilgjengelig, kan Torque Control brukes; dette innebærer å flytte hastighetssløyfen-i tillegg til posisjonssløyfen- vekk fra stasjonen. Denne tilnærmingen er vanligvis bare mulig med avanserte, spesialiserte kontrollere.
Generelt er en svært intuitiv beregning for å evaluere kvaliteten på stasjonskontroll kjent som "responsbåndbredde".
Når du opererer i dreiemomentkontroll- eller hastighetskontrollmodus, brukes en pulsgenerator til å legge inn et kvadratisk-bølgesignal, noe som får motoren til å kontinuerlig veksle mellom forover og bakover. Etter hvert som signalfrekvensen økes gradvis, viser et oscilloskop et sveipet-frekvenssignal. Når toppen av signalets konvolutt faller til 70,7 % av maksimumsverdien, indikerer det at systemet har mistet synkroniseringen (dvs. "tratt ut"). Frekvensen dette skjer med fungerer som en direkte indikator på kontrollsystemets kvalitet; Vanligvis kan strømsløyfen oppnå båndbredder som overstiger 1000 Hz, mens hastighetssløyfen generelt er begrenset til noen titalls Hertz.
Momentkontroll
Momentkontroll er en metode som brukes til å stille inn størrelsen på motorakselens eksterne utgangsmoment, oppnådd enten gjennom et eksternt analogt inngangssignal eller ved å direkte tilordne en verdi til en spesifikk adresse. Operasjonelt betyr dette-for eksempel-at hvis en 10V-inngang tilsvarer 5 Nm dreiemoment, vil å sette den eksterne analoge inngangen til 5V resultere i en motorakselutgang på 2,5 Nm. Under disse forholdene: hvis belastningen på motorakselen er mindre enn 2,5 Nm, roterer motoren i foroverretningen; hvis den eksterne belastningen er lik 2,5 Nm, forblir motoren stasjonær; og hvis belastningen overstiger 2,5 Nm, roterer motoren i motsatt retning (et scenario som vanligvis forekommer i applikasjoner som involverer gravitasjonsbelastninger). Den innstilte dreiemomentverdien kan justeres i sanntid enten ved å endre det analoge inngangssignalet eller ved å endre den numeriske verdien til den tilsvarende adressen via et kommunikasjonsgrensesnitt.
Denne kontrollmodusen brukes først og fremst i viklings- og avviklingssystemer der det er strenge krav til spenningen som påføres materialet-som i tråd-viklingsmaskineri eller fiberoptisk-trekkeutstyr. I slike applikasjoner må dreiemomentinnstillingen justeres dynamisk i sann-tid for å kompensere for endringer i viklingsradiusen, og dermed sikre at spenningen som utøves på materialet forblir konstant uavhengig av variasjoner i viklingsdiameteren.
Posisjonskontroll
I posisjonskontrollmodus bestemmes rotasjonshastigheten vanligvis av frekvensen til eksternt inngående pulser, mens rotasjonsvinkelen bestemmes av pulstellingen. I tillegg tillater noen servosystemer direkte tilordning av hastighets- og forskyvningsverdier via kommunikasjonsgrensesnitt. Siden posisjonsmodus muliggjør streng kontroll over både hastighet og posisjon, brukes den ofte i posisjoneringsmekanismer.
Bruksområder inkluderer CNC-maskinverktøy, trykkemaskiner og lignende utstyr.
Hastighetskontrollmodus
Rotasjonshastigheten kan kontrolleres enten gjennom analoge innganger eller ved å justere pulsfrekvensen. Når integrert i et ytre-sløyfe PID-kontrollsystem administrert av en kontroller på høyere-nivå, kan hastighetsmodus også brukes til posisjoneringsoppgaver; det er imidlertid viktig å tilbakekoble motorens posisjonssignal-eller posisjonssignalet direkte fra lasten-til den høyere-nivåkontrolleren for beregningsbehandling. Posisjonsmodus støtter også deteksjon av posisjonssignaler direkte fra lastens ytre sløyfe; i denne konfigurasjonen overvåker koderen som er montert på motorakselen kun motorens rotasjonshastighet, mens det faktiske posisjonssignalet leveres av en deteksjonsenhet plassert ved den endelige lastenden. Den primære fordelen med denne tilnærmingen er at den minimerer feil introdusert under mellomliggende overføringstrinn, og derved forbedrer den totale posisjoneringsnøyaktigheten til hele systemet.
Tre-sløyfekontroll
Servomotorer bruker vanligvis en tre-sløyfekontrollstruktur-spesifikt, et system som består av tre lukkede-negative-tilbakemeldings-PID-kontrollsystemer. Den innerste PID-sløyfen er "strømsløyfen". Denne sløyfen opererer utelukkende innenfor selve servodrevet; den bruker Hall-effektsensorer for å detektere utgangsstrømmen som flyter fra frekvensomformeren til hver fase av motoren, og bruker deretter negativ tilbakemelding til gjeldende settpunkt for å utføre PID-regulering. Målet er å sikre at den faktiske utgangsstrømmen stemmer godt overens med ønsket settpunkt. I utgangspunktet styrer strømsløyfen motorens dreiemoment; følgelig, når omformeren opererer i dreiemomentmodus, er beregningsbelastningen minimal, noe som resulterer i den raskeste dynamiske responsen.
Den andre sløyfen er "hastighetssløyfen". Den utfører negativ-tilbakemelding PID-regulering basert på signaler oppdaget av motorens koder. PID-utgangen som genereres i denne sløyfen, fungerer direkte som settpunktet for gjeldende sløyfe. Derfor, når systemet opererer i hastighetskontrollmodus, kobler systemet effektivt inn både hastighetssløyfen og strømsløyfen. Med andre ord er strømsløyfen uunnværlig i enhver driftsmodus; det utgjør det grunnleggende kontrollgrunnlaget. Selv under hastighets- og posisjonskontrolloperasjoner, utfører systemet samtidig strøm (moment) kontroll for å oppnå nøyaktig regulering av hastighet og posisjon.
Den tredje sløyfen er "posisjonsløkken". Som den ytterste sløyfen kan den konfigureres enten mellom frekvensomformeren og motorgiveren, eller mellom en ekstern kontroller og motorgiveren (eller den endelige lasten), avhengig av de spesifikke applikasjonskravene. Siden den interne utgangen til posisjonskontrollsløyfen fungerer som settpunktet for hastighetssløyfen, krever drift i posisjonskontrollmodus samtidig utførelse av alle tre sløyfene. Følgelig legger denne modusen den høyeste beregningsmessige belastningen på systemet og resulterer i den laveste dynamiske responshastigheten.