
拓達直流伺服恒功率調速方式
就是所謂的弱磁調速,這種調速方式,本質是恒轉矩調速方式的一種補充,主要是有些場合,需要比較寬的調速范圍,比如有些龍門床,需要電機加工時候進刀非常慢,扭矩要很高;而退回來時候扭矩很輕看是要跑非常快,這時候進刀時候用恒轉矩調速模式,而退回來時候用弱磁調速方式,這時候電機的最大功率是不變的。
也有些電動車,低速上坡時候要跑很慢,需要很大扭力,而平路阻力小又想跑非常快,這時候也需要用到恒功率調速,類似于機械變檔或者調減速比的方式來調速。一般弱磁調速,是不適合于永磁電機的,因此磁通Φ無法單獨控制。
要弱磁,就是直接減少氣隙磁通Φ的大小,這時候可以降低勵磁線圈的電流,一般也會在勵磁線圈使用可控硅或者場效應管這些來做一個PI調整回來輸出一個電流源來實現。
弱(ruo)磁(ci)調速的(de)時候,電機轉速越高,電機輸出(chu)的(de)最大扭矩會(hui)越小(xiao),這個是需要注意的(de),而且一般(ban)也不會(hui)無(wu)限(xian)制的(de)減小(xiao)下去,大概能(neng)控(kong)制在額(e)定勵(li)磁(ci)電流的(de)90%左(zuo)右。
拓達低壓直流伺服電機恒轉矩調速方式
電樞電壓控制,在晶閘管和IGBT這些沒有被發明前,控制起來也不是容易的事情了,畢竟功率比較大,早期是通過一臺發電機直流發電來控制的,通過調整發電機的磁通就可以控制發電機的輸出電壓,進而調整了電樞電壓大小的。
在晶閘(zha)管(guan)可(ke)控(kong)硅(gui)被(bei)發(fa)明(ming)出(chu)來(lai)以(yi)后(hou),通(tong)過給可(ke)控(kong)硅(gui)施加交流(liu)(liu)輸入電(dian)(dian)壓,利用移相觸發(fa)技術控(kong)制可(ke)控(kong)硅(gui)的(de)導通(tong)角,就可(ke)以(yi)把交流(liu)(liu)電(dian)(dian)整(zheng)流(liu)(liu)成(cheng)一定脈動(dong)的(de)直流(liu)(liu)電(dian)(dian),因為直流(liu)(liu)電(dian)(dian)機是(shi)大(da)感(gan)性負載,脈動(dong)直流(liu)(liu)電(dian)(dian)會被(bei)大(da)電(dian)(dian)感(gan)緩(huan)沖穩定下來(lai)。這(zhe)個直流(liu)(liu)電(dian)(dian)的(de)電(dian)(dian)壓是(shi)可(ke)以(yi)調整(zheng)的(de),和可(ke)控(kong)硅(gui)的(de)導通(tong)角成(cheng)一定的(de)比例關(guan)系。這(zhe)種調速(su)技術是(shi)非常(chang)成(cheng)熟可(ke)靠的(de),在上個世紀中后(hou)期得到了廣(guang)泛的(de)工業應用。
另外場效應管和IGBT之類的(de)器(qi)件出(chu)現以(yi)后,直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機調(diao)速(su)(su)還可(ke)以(yi)做得更加(jia)精密(mi)了,可(ke)以(yi)利用PWM斬(zhan)波技術,讓(rang)輸出(chu)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓非(fei)常穩定,這(zhe)(zhe)樣直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機的(de)轉速(su)(su)波動非(fei)常小,如果讓(rang)電(dian)(dian)(dian)(dian)機的(de)轉子(zi)變(bian)(bian)長點,轉動慣量變(bian)(bian)小了,外加(jia)了位(wei)置環(huan)進去(qu),還可(ke)以(yi)實(shi)現精確的(de)定位(wei)控制,這(zhe)(zhe)個就是所謂(wei)的(de)直(zhi)流(liu)伺服系統了。
恒(heng)轉矩模式下,要先保(bao)持氣隙磁通(tong)Φ恒(heng)定(ding)(ding)(ding)(ding),直流電(dian)機的(de)定(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)和(he)轉子(zi)磁場是(shi)正交狀態的(de),互相(xiang)沒有(you)影響。要保(bao)持Φ恒(heng)定(ding)(ding)(ding)(ding),只要保(bao)證勵(li)(li)磁線圈(quan)的(de)電(dian)流穩定(ding)(ding)(ding)(ding)在一(yi)個(ge)值(zhi)就可以了。理論上給一(yi)個(ge)恒(heng)流源(yuan)來(lai)控制(zhi)勵(li)(li)磁線圈(quan)的(de)電(dian)流是(shi)比較完美的(de),但(dan)是(shi)因為電(dian)流源(yuan)不好找,而一(yi)般給勵(li)(li)磁線圈(quan)施加(jia)一(yi)個(ge)穩定(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)電(dian)壓值(zhi),也可以近似(si)讓(rang)勵(li)(li)磁電(dian)流穩定(ding)(ding)(ding)(ding),進而讓(rang)氣隙磁通(tong)Φ恒(heng)定(ding)(ding)(ding)(ding)。如果是(shi)永(yong)磁直流電(dian)機,用(yong)永(yong)磁鐵來(lai)替代了勵(li)(li)磁線圈(quan),磁通(tong)是(shi)永(yong)久恒(heng)定(ding)(ding)(ding)(ding)的(de),所(suo)以不用(yong)操這個(ge)心了。
簡單的(de)(de)調(diao)整電(dian)(dian)壓,并不(bu)能滿足(zu)負(fu)載(zai)波(bo)動(dong)比較厲害的(de)(de)場合,所以(yi)引進了(le)串級調(diao)速(su)(su)系(xi)統,通過檢測電(dian)(dian)機(ji)的(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)和轉(zhuan)速(su)(su),分別弄(nong)出電(dian)(dian)流(liu)(liu)環(huan)內環(huan)和速(su)(su)度環(huan)外環(huan)了(le),使(shi)用PID算(suan)法,有效的(de)(de)滿足(zu)了(le)負(fu)載(zai)波(bo)動(dong)狀(zhuang)況下(xia)的(de)(de)調(diao)速(su)(su),讓直流(liu)(liu)電(dian)(dian)機(ji)的(de)(de)調(diao)速(su)(su)工作特性非常“硬”,也就是(shi)最大轉(zhuan)矩(ju)不(bu)會受到(dao)轉(zhuan)速(su)(su)的(de)(de)波(bo)動(dong)而變化,實(shi)現了(le)真正(zheng)的(de)(de)恒扭矩(ju)輸(shu)出。這種調(diao)速(su)(su)方式,一(yi)直是(shi)交流(liu)(liu)調(diao)速(su)(su)系(xi)統的(de)(de)模仿對方,比如變頻器(qi)矢量(liang)控(kong)制,就是(shi)模仿這種方式而實(shi)現的(de)(de)。如果只用電(dian)(dian)流(liu)(liu)環(huan)內環(huan),還可(ke)以(yi)直接控(kong)制電(dian)(dian)機(ji)輸(shu)出一(yi)定的(de)(de)扭矩(ju),滿足(zu)不(bu)同的(de)(de)拉伸和卷曲等控(kong)制要求(qiu)。
拓達低壓直流伺服電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)調速(su),往(wang)往(wang)說他的(de)(de)(de)是勵有刷直(zhi)流電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)調速(su),根據直(zhi)流電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)轉(zhuan)速(su)方程,轉(zhuan)速(su)n=(電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)樞(shu)(shu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)U-電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流Ia*內(nei)(nei)阻(zu)Ra)÷(常(chang)數Ce*氣隙磁(ci)(ci)(ci)通(tong)Φ),因為電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)樞(shu)(shu)的(de)(de)(de)內(nei)(nei)阻(zu)Ra非常(chang)小,所以(yi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流Ia*內(nei)(nei)阻(zu)Ra≈0,這樣(yang)轉(zhuan)速(su)n=(電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)樞(shu)(shu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)U)÷(常(chang)數Ce*氣隙磁(ci)(ci)(ci)通(tong)Φ),只要在(zai)氣隙磁(ci)(ci)(ci)通(tong)Φ恒(heng)定下調整(zheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)樞(shu)(shu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)U,就(jiu)可以(yi)調整(zheng)直(zhi)流電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)轉(zhuan)速(su)n;或者(zhe)在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)樞(shu)(shu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)U恒(heng)定下調整(zheng)氣隙磁(ci)(ci)(ci)通(tong)Φ,同樣(yang)可以(yi)調整(zheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)轉(zhuan)速(su)n,前者(zhe)叫恒(heng)轉(zhuan)矩(ju)
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復查(cha)接線(xian)沒有(you)錯誤后,伺服電(dian)機和控制卡(以及(ji)PC)上(shang)電(dian)。此時電(dian)機應(ying)該(gai)不(bu)動,而且可以用外力輕(qing)松轉動,如果不(bu)是(shi)這樣,檢查(cha)使能信(xin)號的(de)設置與接線(xian)。
用外力(li)轉動電機,檢(jian)(jian)查控制卡是否可以正(zheng)確檢(jian)(jian)測到電機位置的變化,否則檢(jian)(jian)查編碼(ma)器信號的接線和設(she)置。
將控(kong)(kong)制(zhi)卡斷電,連(lian)接控(kong)(kong)制(zhi)卡與伺(si)服之間的(de)信號線。
以下的線(xian)是必須(xu)要接的:控制卡(ka)的模擬(ni)量輸出線(xian)、使能信(xin)號(hao)(hao)線(xian)、伺服輸出的編碼器信(xin)號(hao)(hao)線(xian)。
2
如(ru)果不能控(kong)制(zhi)(zhi),檢查模擬(ni)量接線及控(kong)制(zhi)(zhi)方式的參(can)數設置。
確認(ren)給出正(zheng)數(shu),電機(ji)正(zheng)轉(zhuan),編碼器計數(shu)增加(jia);給出負數(shu),電機(ji)反轉(zhuan)轉(zhuan),編碼器計數(shu)減(jian)小。
如果電機帶有(you)負載,行程(cheng)有(you)限,不要采用這種方式。
測試不要給過大的電(dian)壓,建議(yi)在(zai)1V以下。
如果方向不一致(zhi),可以修改控制(zhi)卡或電(dian)機上的參數,使(shi)其一致(zhi)。
對于(yu)一個閉(bi)環控制系統,如果(guo)反饋信號的(de)方向不正確,后(hou)果(guo)肯(ken)定是災難性的(de)。
通過控(kong)制(zhi)卡打開伺服的使能信號。
這(zhe)是(shi)伺服應該以(yi)一(yi)個(ge)較低的(de)速(su)度轉動,這(zhe)就是(shi)傳說中的(de)“零漂”。
一般控制卡上(shang)都會有(you)抑制零漂的指(zhi)令或參數。
使用這個指令(ling)或(huo)參數,看電機的轉速(su)和方向是(shi)否可以通過這個指令(ling)(參數)控(kong)制。
3
在閉環(huan)控(kong)制過程(cheng)中(zhong),零漂(piao)的存在會對(dui)控(kong)制效果有一定的影響,最好將其抑制住。
使(shi)用控(kong)制(zhi)卡(ka)或伺服上(shang)抑制(zhi)零(ling)(ling)飄(piao)的參(can)數(shu),仔細調(diao)整(zheng),使(shi)電機的轉速趨近于零(ling)(ling)。
由于零(ling)漂(piao)本身(shen)也有一定(ding)的隨機性,所以,不必要求電機轉速絕(jue)對(dui)為零(ling)。
4
再次通過控制卡將伺服使能信號放開,在控制卡上輸入一個較小的比例增益,至于多大算較小,這只能憑感覺了,如果實在不放心,就輸入控制卡能允許的最小值。將控制卡和直流伺服的使能信號打開。這時,電機應該已經能夠按照(zhao)運動(dong)指令(ling)大致做出動(dong)作了。
細調控制(zhi)參數,確保電機按照控制(zhi)卡的指(zhi)令運(yun)動,這是(shi)必須(xu)要做(zuo)的工作(zuo),而這部分工作(zuo),更多的是(shi)經驗,這里只能從略了。
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將此(ci)狀態保(bao)存,確保(bao)控(kong)制卡(ka)再次上電時即(ji)為此(ci)狀態。
在直流伺服電機上。
設置控制方式。
設置使能由外部(bu)控制。
編(bian)碼(ma)器信(xin)號(hao)輸出的齒輪比。
設(she)置控制信號與電(dian)機轉速(su)的(de)比例關系。
一般來(lai)說,建(jian)議使伺服(fu)工作中的最(zui)大(da)設計(ji)轉速對應9V的控制電壓(ya)。
在接線之前,先(xian)初始(shi)化參數(shu)。
在控(kong)制(zhi)卡上:選好(hao)控(kong)制(zhi)方式;將PID參數(shu)清零。
讓控制卡上電(dian)時默認使能信號關閉。
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