Сервосистемы используются в тех случаях, когда требуется точное управление положением, скоростью или крутящим моментом — или их комбинацией. В зависимости от контролируемого параметра сервосистема может работать в режиме крутящего момента, режиме скорости или режиме положения. Каждый режим требует контуры управления которые позволяют сервоприводу и контроллеру контролировать влияющие параметры и подавать правильные команды двигателю для достижения желаемой производительности.
В режиме крутящего момента (также называемом режимом тока) контур тока управляет поведением двигателя. Поскольку крутящий момент прямо пропорционален току, сервоконтроллер получает фактический ток двигателя от сервопривода и использует его для определения фактического крутящего момента двигателя. Затем он сравнивает фактическое значение крутящего момента с желаемым крутящим моментом и регулирует ток, подаваемый на двигатель, для достижения желаемого крутящего момента. Контур управления током обычно настраивается с помощью PI (пропорционально-интегрального) контроллера, а параметры контура тока часто устанавливаются производителем.
Области применения, требующие регулирования режима крутящего момента, варьируются от намотки, где необходимо поддерживать постоянное натяжение полотна материала во время его намотки, до литья под давлением, где к пресс-форме необходимо прикладывать постоянное усилие зажима.
Величина крутящего момента, создаваемого двигателем, зависит от величины получаемого им тока. А крутящий момент определяет ускорение двигателя, которое влияет на скорость и положение. Таким образом, сервосистемы всегда включают в себя контур управления током.
Когда требуется, чтобы двигатель поддерживал заданную частоту вращения даже при различных нагрузках, используется скоростной режим. В скоростном режиме частота вращения двигателя регулируется величиной напряжения, подаваемого на двигатель. Но для изменения скорости двигателя (для ускорения или замедления) требуется увеличение или уменьшение крутящего момента двигателя, поэтому в режиме скорости также требуется контур управления током.
Когда используется более одного контура управления, контуры объединяются в каскад, причем управление током является самым внутренним контуром, а контур управления скоростью добавляется “вокруг” текущего контура. Когда используется контур управления положением, он добавляется вокруг контура скорости, образуя самый внешний контур. Настройка выполняется от внутреннего контура к внешнему, поэтому сначала настраивается контур тока, затем контур управления скоростью, затем контур управления положением.
Многие усовершенствованные сервоконтроллеры могут переключаться между режимами управления “на лету” — например, переходить из режима скорости в режим крутящего момента во время работы системы, не создавая нестабильности или перебоев.
Тот контур регулирования скорости получает информацию о скорости от энкодера или преобразователя для определения погрешности между фактической и заданной скоростью и использует эту ошибку для определения того, какой ток (крутящий момент) требуется двигателю для исправления ошибки скорости. Контур управления скоростью обычно представляет собой PI-контроллер, и сервосистемы, работающие в режиме скорости, иногда включают параметры, которые сглаживают ускорение и замедление, чтобы свести к минимуму воздействие рывок.
Примерами применений, использующих скоростной режим, являются отслеживание движения конвейера, дозирование и процессы механической обработки, такие как шлифование или полировка, где нагрузка на двигатель меняется, но скорость необходимо поддерживать на протяжении всего процесса.
Сервосистемы также могут работать в позиционном режиме, позволяя двигателю перемещать груз в точное местоположение, либо относительно исходного положения, либо на основе абсолютного положения. Для достижения позиционного режима в сервоуправлении обычно требуются все три контура управления: крутящий момент, скорость и положение. Это связано с тем, что необходимо контролировать частоту вращения двигателя, чтобы определить его положение, и крутящий момент, чтобы определить, какой ток необходим двигателю для достижения заданного положения без понижения скорости или превышение. В контуре управления положением используется PI или ПИД-регулятор (пропорционально-интегрально-производный).
Вам также может понравиться:
Свежие комментарии