伺服驅(qū)動伺服電機選型究競有哪些問題要注意

1、伺服驅(qū)動伺服電機選型究競有哪些問題要注意?交流伺服驅(qū)動器問答伺服電機問答,交流伺服驅(qū)動器問與答;別名,伺服驅(qū)動器伺服電機驅(qū)動器伺服馬達驅(qū)動器全數(shù)字交流伺服驅(qū)動器Serv o driv e Serv o motor 。伺服產(chǎn)品可靠性?伺服驅(qū)動伺服電機價格=?還有性價比?相關(guān)產(chǎn)品?還有什么想要知道值得期待的呢,。下面內(nèi)容有些是原創(chuàng),也有些是摘錄。權(quán)當(dāng)是對業(yè)界同仁拋磚引玉。1.關(guān)于伺服的應(yīng)用。有很多方面,連一個小小的電磁調(diào)壓閥,也可以算上一個伺服系統(tǒng)。其他伺服應(yīng)用如火炮或雷達,用作隨動,要求實時性好,動態(tài)響應(yīng)快,超調(diào)小,精度在其次。如果是機床,則經(jīng)常用作恒速,位置高精度,實時性要求不高。首先得確定你

2、應(yīng)用在什么場合。如果用在機床上,則控制部分硬件可以設(shè)計得相對簡單一些,成本也相應(yīng)低些。如果用于軍工,則內(nèi)部固件設(shè)計時控制算法應(yīng)該更靈活,比如提供位置環(huán)濾波、速度環(huán)濾波、非線性、最優(yōu)化或智能化算法。當(dāng)然不需要在一個硬件部分上實現(xiàn)?？梢悦嫦?qū)ο笞龀蓭追N類型的產(chǎn)品。交流伺服在加工中心、自動車床、電動注塑機、機械手、印刷機、包裝機、彈簧機、三坐標測量儀、電火花加工機等等方面的設(shè)備有廣闊的應(yīng)用。2.關(guān)于步進電機和交流伺服電機的性能有較大差別。步進電機是一種離散運動的裝置,它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中,步進電機的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn),交流伺服電機也

3、越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢,運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)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(yīng)用場合上存在著較大的差異。如:1、制精度不同;2、低頻特性不同 3、矩頻特性不同 4、過載能力不同 5、運行性能不同 6、速度響應(yīng)性能不同。交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以,在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C。3.有關(guān)伺服零點開關(guān)的問題。找零的方法有很多種,可根據(jù)所要求的精度及實際要求來選擇?？梢?/p>

4、伺服電機自身完成(有些品牌伺服電機有完整的回原點功能,也可通過上位機配合伺服完成,但回原點的原理基本上常見的有以下幾種。一、伺服電機尋找原點時,當(dāng)碰到原點開關(guān)時,馬上減速停止,以此點為原點。二、回原點時直接尋找編碼器的Z相信號,當(dāng)有Z相信號時,馬上減速停止。這種回原方法一般只應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)軸,且回原速度不高,精度也不高。4.同步帶的安裝對伺服定位也有很大影響嗎。這個情況,得知道伺服是不是調(diào)得很軟?常見伺服是用脈沖控制的,那么,位置環(huán)的比例增益,速度環(huán)比例增益、積分時間常數(shù)分別是多少?位置環(huán)比例增益:21rad/s速度環(huán)比例增益:105rad/s速度環(huán)積分時間常數(shù):84ms5.關(guān)于伺服的三種控制方式

5、,一般伺服都有三種控制方式:速度控制方式,轉(zhuǎn)矩控制方式,位置控制方式。想知道的就是這三種控制方式具體根據(jù)什么來選擇的?速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來控制的。位置控制是通過發(fā)脈沖來控制的。具體采用什么控制方式要根據(jù)客戶的要求,滿足何種運動功能來選擇。如果您對電機的速度、位置都沒有要求,只要輸出一個恒轉(zhuǎn)矩,當(dāng)然是用轉(zhuǎn)矩模式。如果對位置和速度有一定的精度要求,而對實時轉(zhuǎn)矩不是很關(guān)心,用轉(zhuǎn)矩模式不太方便,用速度或位置模式比較好。如果上位控制器有比較好的閉環(huán)控制功能,用速度控制效果會好一點。如果本身要求不是很高,或者,基本沒有實時性的要求,用位置控制方式對上位控制器沒有很高的要求。就伺服驅(qū)動器的響應(yīng)速

6、度來看,轉(zhuǎn)矩模式運算量最小,驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)最快;位置模式運算量最大,驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)最慢。對運動中的動態(tài)性能有比較高的要求時,需要實時對電機進行調(diào)整。那么如果控制器本身的運算速度很慢(比如PLC,或低端運動控制器,就用位置方式控制。如果控制器運算速度比較快,可以用速度方式,把位置環(huán)從驅(qū)動器移到控制器上,減少驅(qū)動器的工作量,提高效率(比如大部分中高端運動控制器;如果有更好的上位控制器,還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制,把速度環(huán)也從驅(qū)動器上移開,這一般只是高端專用控制器才能這么干,而且,這時完全不需要使用伺服電機。換一種說法是:1、轉(zhuǎn)矩控制:轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來

7、設(shè)定電機軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小,具體表現(xiàn)為例如10V 對應(yīng)5Nm的話,當(dāng)外部模擬量設(shè)定為5V時電機軸輸出為2.5Nm:如果電機軸負載低于2.5Nm時電機正轉(zhuǎn),外部負載等于2.5Nm時電機不轉(zhuǎn),大于2.5Nm時電機反轉(zhuǎn)(通常在有重力負載情況下產(chǎn)生。可以通過即時的改變模擬量的設(shè)定來改變設(shè)定的力矩大小,也可通過通訊方式改變對應(yīng)的地址的數(shù)值來實現(xiàn)。應(yīng)用主要在對材質(zhì)的受力有嚴格要求的纏繞和放卷的裝置中,例如饒線裝置或拉光纖設(shè)備,轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時更改以確保材質(zhì)的受力不會隨著纏繞半徑的變化而改變。2、位置控制:位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動速度的大小,通過脈沖的個數(shù)

8、來確定轉(zhuǎn)動的角度,也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進行賦值。由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴格的控制,所以一般應(yīng)用于定位裝置。應(yīng)用領(lǐng)域如數(shù)控機床、印刷機械等等。3、速度模式:通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進行轉(zhuǎn)動速度的控制,在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時速度模式也可以進行定位,但必須把電機的位置信號或直接負載的位置信號給上位反饋以做運算用。位置模式也支持直接負載外環(huán)檢測位置信號,此時的電機軸端的編碼器只檢測電機轉(zhuǎn)速,位置信號就由直接的最終負載端的檢測裝置來提供了,這樣的優(yōu)點在于可以減少中間傳動過程中的誤差,增加了整個系統(tǒng)的定位精度。6.怎樣判斷伺服電機與伺服驅(qū)動器的故障區(qū)

9、別?看驅(qū)動器上的錯誤、報警號,然后查手冊。如果連報警都沒有了,那自然就是驅(qū)動器故障,當(dāng)然,還有可能是根本伺服就沒有故障,而是控制信號錯誤導(dǎo)致伺服沒有動作。除了看驅(qū)動器上的錯誤、報警號,然后查手冊外,有時最直接判斷方法是更換,如X與Z軸伺服換(型號相同才可以?；蛐薷膮?shù),如把X軸鎖住,不讓系統(tǒng)檢測X軸但應(yīng)注意:X軸與Z軸互換,即使型號相同,進口設(shè)備也可能因為負載不同、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軸電機功率轉(zhuǎn)矩是否相同、電機絲桿是否直聯(lián)以及電子齒輪減速比方面事宜。7.關(guān)于交流伺服電機的幾個問題:問(A:交流同步伺服、交

10、流異步伺服的額定轉(zhuǎn)速與極數(shù)是否有關(guān)?n1=60f/2p?額定轉(zhuǎn)速以下輸出恒轉(zhuǎn)矩,額定轉(zhuǎn)速以上恒功率,那么額定轉(zhuǎn)速的界定是由電機本身的機械決定還是驅(qū)動器來決定?有關(guān),同步轉(zhuǎn)速n1=60f/2p,異步機還有滑差s,n=(1-sn1,同步機n=n1,2p為極對數(shù)?？刂浦腥醮潘俣鹊慕缍ㄊ怯沈?qū)動器判斷的。額定轉(zhuǎn)速可以由幾個方面決定:同步伺服的反電勢高低、電機鐵心材料允許的驅(qū)動電流交變頻率、額定轉(zhuǎn)矩下電機的最大功率、最高溫升等,最主要還是反電勢;異步電機主要受材料允許的最高頻率以及極對數(shù)限制。額定轉(zhuǎn)速的界定由電機本身的機械和電器特性來決定。問(B:交、直流伺服的區(qū)分是否取決于驅(qū)動器與電機間的電流或電壓的形

11、式?但直流無刷伺服的電流方向也變化?是否可以理解為交流?交流伺服是否是以直流無刷伺服的原理為基礎(chǔ)演變的?答:交流伺服通常指以正弦波驅(qū)動方式的伺服,無刷驅(qū)動相當(dāng)于整流子數(shù)為6(7的有刷直流電機的控制精度,一般低速特性較差。商業(yè)上也有稱他為交流伺服,僅因為他甩掉了電刷,但特性恐怕比好的交流伺服、直流伺服有差距,10000倍的調(diào)速比無刷電機絕難達到。直流無刷馬達其實是自控式永磁同步馬達的一種,不過是矩形波供電,而通常說的永磁同步馬達是正弦波供電的。之所以說是“直流電機”,主要考慮到無刷馬達的控制器相當(dāng)于直流有刷馬達的電刷和換向器,實現(xiàn)“電子換向”,從直流母線側(cè)看相當(dāng)于直流電機。直流伺服用于直流電機,

12、不是直流無刷電機;直流無刷電機與交流伺服電機其實是一回事,就是交流同步電機(交流永磁同步伺服電機。問(C:電機的極對數(shù)?答:n1=60*f/2pp一般表示電機的極對數(shù)數(shù),2p是極數(shù)。1對極包括N極和S極,極數(shù)當(dāng)然是極對數(shù)的兩倍。同步電機機械轉(zhuǎn)速=60*運行頻率/極對數(shù);異步電機機械轉(zhuǎn)速=60*運行頻率*(1-滑差率/極對數(shù)8,如何正確選擇伺服電機和步進電機?主要視具體應(yīng)用情況而定,簡單地說要確定:負載的性質(zhì)(如水平還是垂直負載等,轉(zhuǎn)矩、慣量、轉(zhuǎn)速、精度、加減速等要求,上位控制要求(如對端口界面和通訊方面的要求,主要控制方式是位置、轉(zhuǎn)矩還是速度方式。供電電源是直流還是交流電源,亦或電池供電,電壓

13、范圍。據(jù)此以確定電機和配用驅(qū)動器或控制器的型號。9,選擇步進電機還是伺服電機系統(tǒng)?其實,選擇什么樣的電機應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用情況而定,各有其特點。請見下表,自然明白。步進電機系統(tǒng)伺服電機系統(tǒng)力矩范圍中小力矩(一般在20Nm以下小、中、大,全范圍速度范圍低(一般在2000RPM以下,大力矩電機小于1000RPM高(可達5000RPM,直流伺服電機更可達12萬轉(zhuǎn)/分控制方式主要是位置控制多樣化智能化的控制方式,位置/轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩方式平滑性低速時有振動(但用細分型驅(qū)動器則可明顯改善好,運行平滑精度一般較低,細分型驅(qū)動時較高高(具體要看反饋裝置的分辨率矩頻特性高速時,力矩下降快力矩特性好,特性較硬過載特性過載

14、時會失步可310倍過載(短時反饋方式大多數(shù)為開環(huán)控制,也可接編碼器,防止失步閉環(huán)方式,編碼器反饋編碼器類型- 光電型旋轉(zhuǎn)編碼器(增量型/絕對值型,旋轉(zhuǎn)變壓器型響應(yīng)速度一般快耐振動好一般(旋轉(zhuǎn)變壓器型可耐振動溫升運行溫度高一般維護性基本可以免維護較好價格低較高10,何時選用直流伺服系統(tǒng),它和交流伺服有何區(qū)別?直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低,結(jié)構(gòu)簡單,啟動轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,控制容易,需要維護,但維護方便(換碳刷,產(chǎn)生電磁干擾,對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。無刷電機體積小,重量輕,出力大,響應(yīng)快,速度高,慣量小,轉(zhuǎn)動平滑,力矩穩(wěn)定?？刂茝?fù)雜,容易實現(xiàn)智

15、能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機免維護,效率很高,運行溫度低,電磁輻射很小,長壽命,可用于各種環(huán)境。交流伺服電機也是無刷電機,分為同步和異步電機,目前運動控制中一般都用同步電機,它的功率范圍大。目前技術(shù)已有廠家可以做到很大的功率。11,使用電機時要注意的問題?上電運行前要作如下檢查:1電源電壓是否合適(過壓很可能造成驅(qū)動模塊的損壞;對于直流輸入的+/-極性一定不能接錯,驅(qū)動控制器上的電機型號或電流設(shè)定值是否合適(開始時不要太大;2控制信號線接牢靠,工業(yè)現(xiàn)場最好要考慮屏蔽問題(如采用雙絞線;3不要開始時就把需要接的線全接上,只連成最基本的系統(tǒng),運行良好后,再逐步連接。4一

16、定要搞清楚接地方法,還是采用浮空不接。5開始運行的半小時內(nèi)要密切觀察電機的狀態(tài),如運動是否正常,聲音和溫升情況,發(fā)現(xiàn)問題立即停機調(diào)整。12,步進電機啟動運行時,有時動一下就不動了或原地來回動,運行時有時還會失步,是什么問題?一般要考慮以下方面作檢查:1電機力矩是否足夠大,能否帶動負載,因此我們一般推薦用戶選型時要選用力矩比實際需要大50%100%的電機,因為步進電機不能過負載運行,哪怕是瞬間,都會造成失步,嚴重時停轉(zhuǎn)或不規(guī)則原地反復(fù)動。2上位控制器來的輸入走步脈沖的電流是否夠大(一般要>10mA,以使光耦穩(wěn)定導(dǎo)通,輸入的頻率是否過高,導(dǎo)致接收不到,如果上位控制器的輸出電路是C MOS電路

17、,則也要選用C MOS輸入型的驅(qū)動器。3啟動頻率是否太高,在啟動程序上是否設(shè)置了加速過程,最好從電機規(guī)定的啟動頻率內(nèi)開始加速到設(shè)定頻率,哪怕加速時間很短,否則可能就不穩(wěn)定,甚至處于惰態(tài)。4電機未固定好時,有時會出現(xiàn)此狀況,則屬于正常。因為,實際上此時造成了電機的強烈共振而導(dǎo)致進入失步狀態(tài)。電機必須固定好。5對于5相電機來說,相位接錯,電機也不能工作。13,我想通過通訊方式直接控制伺服電機,可以嗎?可以的,也比較方便,只是速度問題,用于對響應(yīng)速度要求不太高的應(yīng)用。如果要求快速的響應(yīng)控制參數(shù),最好用伺服運動控制卡,一般它上面有DSP和高速度的邏輯處理電路,以實現(xiàn)高速高精度的運動控制。如S加速、多軸

18、插補等。地，或者浮空。要確保屏蔽層在同一個點接地使得地電流不會流過屏蔽層。 21， 減速器為什么不能和電機正好相配在標準轉(zhuǎn)矩點? 如果考慮到電機產(chǎn)生的經(jīng)過減速器的最大連續(xù)轉(zhuǎn)矩，許多減速比會遠遠超過減速器的轉(zhuǎn)矩等級。 如果我們要設(shè)計每個減速器來匹配滿 轉(zhuǎn)矩，減速器的內(nèi)部齒輪會有太多組合(體積較大、材料多。 這樣會使得產(chǎn)品價格高，且違反了產(chǎn)品的“高性能、小體積”原則。 考慮到交流伺服驅(qū)動器內(nèi)部在位置指令模式下，還有電子齒輪（電子齒輪比 G：推薦范圍 1/50G50），可以很方便地和各種脈沖源相 匹配，以達到用戶理想的控制分辯率（即角度/脈沖）。 通過和機械減速器配合，既可實現(xiàn)精確定位，又可滿足超大轉(zhuǎn)矩連續(xù)輸出。 22，如何選擇使用行星減速器還是正齒輪減速器? 行星減速器一般用于在有限的空間里