Servo unidades
As unidades servo, também conhecidas como "servo controladores" ou "servo -amplificadores", são controladores usados para controlar os motores servo. Sua função é semelhante à de um conversor de frequência em um motor CA convencional. Eles fazem parte de um sistema servo e são usados principalmente em sistemas de posicionamento de precisão -. Eles normalmente controlam os motores servo usando posição, velocidade e torque para obter o posicionamento de precisão -- em sistemas de transmissão. Eles são um produto final - alto na tecnologia de transmissão.
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O que é uma unidade de servo?
As unidades de servo são um componente crucial do controle de movimento moderno e são amplamente utilizadas em equipamentos automatizados, como robôs industriais e centros de usinagem CNC. Em particular, as unidades de servo usadas para controlar motores síncronos de ímãs permanentes CA tornaram -se um tópico quente de pesquisa, tanto nacional quanto internacionalmente. Os projetos atuais de acionamento de servo AC geralmente utilizam um algoritmo de controle de loop de três - com base no controle de vetores: corrente, velocidade e posição. A racionalidade da velocidade foi fechada - design de loop dentro desse algoritmo desempenha uma função fundamental no sistema geral de controle servo, particularmente no desempenho do controle de velocidade.
Em um loop de velocidade de velocidade fechado de uma unidade de servo -}, a precisão do real - medição da velocidade do rotor do motor do tempo é crucial para melhorar as características dinâmicas e estáticas do controle de velocidade do loop de velocidade. Para encontrar um equilíbrio entre a precisão da medição e o custo do sistema, os codificadores fotoelétricos incrementais são geralmente usados como sensores de velocidade, e o método de medição de velocidade comumente usado correspondente é o método de medição de velocidade do MT. Embora o método de medição de velocidade do MIT ofereça um certo grau de precisão da medição e uma ampla faixa de medição, ele possui desvantagens inerentes, principalmente:
1) Requer pelo menos um pulso completo do codificador a ser detectado dentro do ciclo de medição de velocidade, limitando a velocidade mínima mensurável;
2) Os dois interruptores do timer do sistema de controle usados para medição de velocidade são difíceis de manter a sincronização estrita, tornando a precisão da medição de velocidade não confiável em situações com variações de grande velocidade. Portanto, os projetos convencionais de loop de velocidade que empregam esse método de medição de velocidade lutam para melhorar o rastreamento de velocidade e o desempenho do desempenho das unidades de servo.
Como as unidades de servo funcionam
As unidades de servo mainstream usam processadores de sinal digital (DSPs) como núcleo de controle, que pode implementar algoritmos de controle relativamente complexos e obter digitalização, rede e inteligência. Os dispositivos de potência geralmente usam circuitos de unidade projetados com módulos de potência inteligentes (IPMS) como núcleo. O IPM integra o circuito de acionamento internamente e também possui circuitos de detecção e proteção de falhas, como sobretensão, sobrecorrente, superaquecimento e subtensão. Um circuito de partida suave também é adicionado ao circuito principal para reduzir o impacto do processo de inicialização na unidade. A unidade de unidade de potência retifica primeiro a entrada três - potência de fase ou alimentação de energia através de um circuito retificador de três - fase -} ponte para obter a corrente direta correspondente. Os três -} retificados são convertidos em uma fase de três -} fase sinusoidal pwm tensão - digite inversor para acionar os três -} fase permanente de fase síncrono de servo Synchones. Todo o processo da unidade de unidade de energia pode ser simplesmente descrito como um processo AC - DC - CA. O principal circuito de topologia da unidade do retificador (AC - dc) é uma fase de três - completa - Circuito de retificador não controlado.
Com a ampla adoção de sistemas de servo, a operação de servo, comissionamento e manutenção são questões técnicas cruciais para as unidades de servo hoje. Um número crescente de fabricantes de servomotores está conduzindo em - pesquisas técnicas de profundidade sobre unidades de servo.
As unidades de servo são um componente crucial do controle de movimento moderno e são amplamente utilizadas em equipamentos de automação, como robôs industriais e centros de usinagem CNC. Em particular, as unidades de servo usadas para controlar motores síncronos de ímãs permanentes CA tornaram -se um ponto de pesquisa de pesquisa, tanto nacional quanto internacionalmente. Os projetos atuais de acionamento de servo AC geralmente utilizam um algoritmo de controle de loop de três - com base no controle de vetores: corrente, velocidade e posição. A racionalidade da velocidade foi fechada - design de loop dentro desse algoritmo desempenha uma função fundamental no sistema geral de controle servo, particularmente no desempenho do controle de velocidade.
Áreas de aplicação:As unidades de servo são amplamente utilizadas em máquinas de moldagem por injeção, máquinas têxteis, máquinas de embalagem, ferramentas de máquinas CNC etc.
Servo direciona os requisitos básicos
1. Faixa de regulamentação de velocidade ampla
2. Alta precisão de posicionamento
3. Rigidez de transmissão suficiente e estabilidade de alta velocidade
4. Resposta rápida sem ultrapassagem
Para garantir a produtividade e a qualidade da usinagem, além de alta precisão de posicionamento, excelentes características de resposta rápida também são necessárias. Isso significa que a resposta deve rastrear o sinal de comando. Isso ocorre porque os sistemas CNC requerem acelerações e desacelerações suficientemente grandes durante a inicialização e a frenagem para reduzir o tempo de transição do sistema de alimentação e minimizar os erros de transição da roda.
5 de alto torque em baixa velocidade e forte capacidade de sobrecarga
De um modo geral, as unidades de servo têm uma capacidade de sobrecarga de mais de 1,5 vezes a velocidade por vários minutos ou até meia hora e podem suportar sobrecarga de 4 a 6 vezes a velocidade por curtos períodos sem danos.
6. Alta confiabilidade
O sistema de acionamento de alimentação de uma máquina -ferramenta CNC deve ter alta confiabilidade e excelente estabilidade operacional, forte adaptabilidade a fatores ambientais, como temperatura, umidade e vibração, e fortes recursos de interferência anti --.
Requisitos motores
1) O motor deve operar suavemente da velocidade mais baixa à mais alta, com flutuação mínima de torque. Especialmente em baixas velocidades, como 0,1 rpm ou menor, ele deve manter uma velocidade estável sem rastejar.
2) O motor deve ter uma capacidade de sobrecarga de termo grande e longa - para atender aos requisitos de baixa velocidade e alta torque. Geralmente, são necessários motores de servo DC para suportar uma sobrecarga de 4 a 6 vezes o torque nominal por vários minutos sem danos.
3) Para atender aos requisitos de resposta rápida, o motor deve ter um pequeno momento de inércia e torque alto, com a menor tensão de tempo possível e de partida.
4) O motor deve ser capaz de suportar a partida, a frenagem e a reversão frequentes.
Plataforma de teste de servo de unidades
Existem principalmente os seguintes tipos de plataformas de teste para unidades de servo: uma plataforma de teste que usa feedback mútuo entre unidades de servo e motores, uma plataforma de teste que usa cargas simuladas ajustáveis, uma plataforma de teste que usa um motor de atuador, mas sem carga, uma plataforma de teste que usa um motor atuador para arrastar uma carga inerente e uma plataforma de teste que usa métodos de teste on -line.
1. Servo Drive - Motor Mutualmente Plataforma de Teste de Feedback
Este sistema de teste consiste em quatro componentes: um retificador PWM de fase de três -, uma unidade de servo - Motor System em teste, uma unidade de service de carga - sistema de motor e um computador host. Os dois motores são conectados através de um acoplamento. A unidade servo - sistema de motor em teste opera em um modo de automóvel, enquanto o motor de carga opera em um modo de geração. A unidade servo - sistema de motor em teste opera em um modo de velocidade de loop fechado -, controlando a velocidade de toda a plataforma de teste. A unidade de servo de carga - sistema motor opera em um modo de torque de loop fechado -, variando o torque do motor de carga controlando sua corrente, simulando variações de carga na unidade de servo em teste. Esta plataforma de teste de feedback mutuamente permite ajustes flexíveis de velocidade e torque, permitindo vários testes funcionais. O computador host monitora toda a operação do sistema, emitindo comandos de controle para as duas unidades servo de acordo com os requisitos de teste. Também recebe, armazena, analisa e exibe dados operacionais.
Este sistema de teste usa o controle vetorial de desempenho alto - para controlar a velocidade e o torque do motor em teste e do dispositivo de carga, respectivamente. Isso simula o desempenho dinâmico e estático da unidade de servo sob várias condições de carga, permitindo testes abrangentes e precisos da unidade servo. No entanto, devido ao uso de duas unidades servo e um sistema motor, esse sistema de teste é volumoso e não pode atender aos requisitos de portabilidade. Além disso, os circuitos de medição e controle do sistema são complexos e caros.
2. Plataforma de teste usando uma carga simulada ajustável
Este sistema de teste consiste em três partes: a unidade servo - sistema de motor em teste, uma carga simulada ajustável e um computador host. A carga simulada ajustável, como um freio de pó magnético ou dinamômetro elétrico, é coaxialmente conectado ao motor em teste. O cartão de aquisição de computadores e dados do host controla o torque de carga, controlando a carga simulada ajustável, enquanto coleta, armazenam, armazenam, analisam e exibem simultaneamente os dados operacionais do sistema de servo. Ao controlar a carga simulada ajustável, esse sistema de teste pode simular o desempenho dinâmico e estático da unidade de servo sob várias condições de carga, permitindo testes abrangentes e precisos da unidade servo. No entanto, esse sistema de teste ainda é relativamente grande, dificultando a portátil. Além disso, o circuito de medição e controle do sistema é complexo e caro.
3. Usando uma plataforma de teste com um motor atuador, mas sem carga
Este sistema de teste consiste em duas partes: a unidade servo em teste (DUT) e o sistema motor e um computador host. O computador host envia sinais de comando de velocidade para a unidade servo, que começa a operar de acordo. Durante a operação, os circuitos de aquisição de computadores e dados host coletam dados operacionais do sistema servo, armazenando, analisando e exibindo os dados. Como o motor nesse sistema de teste é descarregado, ele é relativamente menor que os dois sistemas de teste anteriores e seu circuito de medição e controle é mais simples. No entanto, isso também torna incapaz de simular as condições operacionais reais da unidade servo. Normalmente, esse tipo de sistema de teste é usado apenas para testar a velocidade e o deslocamento angular do DUT em condições de carga - e não pode fornecer testes abrangentes e precisos da unidade servo.
4. Plataforma de teste usando um motor executivo para arrastar a carga inerente
Este sistema de teste consiste em três componentes: a unidade servo - sistema de motor em teste, a carga inerente do sistema e um computador host. O computador host envia um sinal de comando de velocidade para a unidade servo e o sistema servo começa a operar de acordo com o comando. Durante a operação, o computador host e o circuito de aquisição de dados coletam dados operacionais do sistema servo, que são então armazenados, analisados e exibidos.
Esse sistema de teste usa a carga inerente do sistema em teste, portanto, o processo de teste corresponde de perto às condições operacionais reais da unidade de servo e fornece resultados de testes relativamente precisos. No entanto, como a carga inerente de alguns sistemas em teste não pode ser facilmente removida do equipamento, o processo de teste só pode ser realizado no equipamento, o que não é muito conveniente.
5. Plataformas de teste usando métodos de teste online
Este sistema de teste consiste apenas em um sistema de aquisição de dados e uma unidade de processamento de dados. O sistema de aquisição digital coleta e condiciona o verdadeiro -} sinais de status operacional de tempo dentro do equipamento e os envia para a unidade de processamento de dados para processamento e análise. A unidade de processamento de dados finalmente tira as conclusões do teste. Como usa métodos de teste on -line, esse sistema de teste é relativamente simples em estrutura e elimina a necessidade de desconectar a unidade de servo do equipamento, tornando os testes mais convenientes. Esse tipo de sistema de teste realiza testes inteiramente durante a operação real da unidade de servo, resultando em resultados de testes mais precisos. No entanto, devido às características de fabricação e montagem de muitas unidades de servo, a seleção dos locais de instalação para os vários sensores e componentes de medição de sinal nesse sistema de teste pode ser um desafio. Além disso, as falhas em outras partes do equipamento podem afetar adversamente a operação do Servo Drive, afetando os resultados do teste.
Parâmetros de unidade de servo
Ganho proporcional de posição
1. Defina o ganho proporcional do regulador de loop de posição.
2. Um valor maior resulta em maior ganho, maior rigidez e lag de posição reduzida sob a mesma frequência de pulso de comando. No entanto, valores excessivos podem causar oscilação ou ultrapassagem.
3. O valor do parâmetro é determinado pelo modelo específico do sistema servo e condições de carga.
Posicione o ganho de feedforward
1. Defina o ganho de feedforward do loop de posição.
2. Um valor maior resulta em lag de posição reduzida sob qualquer frequência de pulso de comando.
3. Um ganho maior de feedforward melhora a alta resposta de velocidade do sistema de controle -, mas também pode causar instabilidade e oscilação da posição do sistema.
4. Quando a alta resposta não é necessária, esse parâmetro geralmente é definido como 0. O intervalo é de 0 a 100%.
Ganho proporcional de velocidade
1. Defina o ganho proporcional do regulador de velocidade.
2. Uma configuração maior resulta em maior ganho e maior rigidez. O valor do parâmetro é determinado com base no modelo específico do sistema de acionamento por servo e nas condições de carga. Geralmente, quanto maior a inércia de carga, maior o valor de configuração.
3. Defina um valor máximo, desde que o sistema não oscie.
Fator de filtro de feedback de velocidade
1. Defina o feedback de velocidade baixo - Passe as características do filtro.
2. Um valor maior diminui a frequência de corte e reduz o ruído do motor. Se a inércia de carga for grande, a configuração poderá ser reduzida. Um valor maior pode causar oscilação devido à resposta variável.
3. Um valor menor aumenta a frequência de corte e aumenta a resposta de feedback de velocidade. Se for necessária uma resposta de velocidade mais alta, a configuração poderá ser reduzida.
Configuração máxima de torque de saída
1. Defina o limite de torque interno do servo motor;
2. A configuração é uma porcentagem do torque nominal;
3. Esse limite se aplica à faixa de conclusão de posicionamento o tempo todo;
4. Defina a faixa de pulso de conclusão de posicionamento no modo de controle de posição;
5. Este parâmetro fornece a base para o driver determinar se o posicionamento está completo no modo de controle de posição. Quando o número de pulsos restantes no contador de desvio da posição é menor ou igual ao valor de configuração desse parâmetro, o driver considera o posicionamento completo e o sinal de chave em - líquido liga; Caso contrário, ele desliga;
6. No modo de controle de posição, emite o sinal de conclusão de posicionamento e constante de aceleração/tempo de desaceleração;
7. O valor da configuração representa o tempo de aceleração do motor de 0 a 2000 rpm ou tempo de desaceleração de 2000 a 0 rpm;
8. As características de aceleração/desaceleração são lineares na faixa de velocidade;
9. Defina a chegada de velocidade;
10. No modo de controle de posição não -, se a velocidade do motor exceder esse valor de configuração, o sinal da chave de chegada de velocidade acende; Caso contrário, ele desliga;
11. Este parâmetro não é usado no modo de controle de posição;
12. Este parâmetro é independente da direção da rotação.
Recursos do controlador
Razão de velocidade 1: 5000
Taxa de taxa 0,3: 1500
Controle de posição
Zero - bloqueio de velocidade
Capacidade de sobrecarga de 200%-300%
Torque inicial alto
Velocidade não afetada por carga
Três - loop fechado - Controle de loop
Conhecimento relacionado
1. Os controladores servo podem alternar facilmente entre os módulos operacionais e os módulos de campo através de interfaces de automação. Eles também podem usar módulos de campo diferentes para implementar vários modos de controle (RS232, RS485, fibra óptica, interbus e profibus). Os inversores gerais - fins, por outro lado, oferecem uma abordagem de controle mais limitada.
2. Os controladores servo se conectam diretamente a resolvedores ou codificadores para criar a velocidade e o controle de deslocamento e deslocamento de loop fechados -. Os inversores gerais - fins, por outro lado, só podem operar em sistemas de controle de loop aberto -.
3. Os controladores servo oferecem desempenho de controle superior (como a precisão do estado e o desempenho dinâmico) em comparação com os inversores gerais -.
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