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直流伺服驱动器的选型
2015-01-10 09:35:39   有人参与

直流伺服驱动器的选型
 
直流伺服驱动系统的应用非常广泛,举凡需要做速度控制、位置控制、轨迹控制、追踪控制与同步运转控制等场合,都是它主要的应用范围。在不同的运用场合虽然要求的特性规格与操作界面会有所不同,但其应用方法与控制原理可说是大同小异。本文将说明直流伺服驱动系统的组成,伺服系统要求规格,驱动器的规格、型式、特性与工作原理,最后再介绍一些应用实例。



一个伺服电机驱动系统的基本结构如图1所示,通常包含三个主要部份:伺服电动机、速度回路驱动器与位置回路控制器。伺服电机可根据应用的需要而决定是否加装转速计(tachometer)、光编码器(photo encoder)或剎车(braker)。一般商品化的伺服驱动器即是指速度回路驱动器,其中包含了功率放大器与速度回路控制器,并包含适当的应用界面电路,因而能够根据应用场合做适当的组合。位置控制器一般包含位置控制器与计算机或数字界面,亦包含一些较高层次的位置命令与参数调整等界面设定,通常为一可单独销售的产品。 
 
在选定伺服驱动器时,其速度控制范围与速度调节(speed regulation)的能力亦是重要的考虑因素。速度控制范围直接影响到低速与高速运动的能力,一般的伺服驱动器其速控比(最高转速/最低转速)通常大于1000。速度调节主要是指在环境变动或负载波动下其维持定速的能力,定义的项目通常包含:负载变动、电源电压变动与温度变动。反应时间(response time)为瞬时响应的重要指标,0-1000 rpm的反应时间为一般参考标准。在额定负载下的最高转速反应时间,在设计位置回路控制器时亦为重要的参考指标。加减速特性主要指在最高转速的步阶响应其加减速的特性,图2(a)为直线一段加减速,图2(b)为直线两段加减速, 图2(c)为指数曲线加减速。一般的伺服驱动器均为直线一段线性加速,但亦可根据实际应用需要选择不同加速曲线的驱动器,或在外回路位置控制加以修改。


由于伺服驱动系统大多应用于高精密快速响应的转速或位置控制系统,因此其闭回路特性就相当重要,表1的闭回路特性包含了:位置刚度(position stiffness)、1000 rpm时的回路增益(loop gain)与最高转速(2400 rpm)时的回路增益。

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