Penjelasan terperinci tentang tiga titik kawalan utama penukaran servo, stepper dan kekerapan!

Bahagian kawalan gerakan persisian robot industri terutamanya merangkumi tiga bahagian: kawalan servo, kawalan stepper, dan kawalan penukaran frekuensi. Jom jawab satu persatu titik kawalan ini.
kawalan servo
1, Prinsip kerja motor servo AC
Rotor di dalam motor servo ialah magnet kekal, dan elektrik tiga fasa U/V/W yang dikawal oleh pemandu membentuk medan elektromagnet. Rotor berputar di bawah tindakan medan magnet ini. Pada masa yang sama, pengekod terbina dalam motor memberi maklum balas kepada pemandu, dan pemandu membandingkan nilai maklum balas dengan nilai sasaran untuk melaraskan sudut putaran rotor. Ketepatan motor servo ditentukan oleh ketepatan pengekod (bilangan baris).
2, Komposisi dan klasifikasi sistem servo
Komposisi:
Sistem servo ialah istilah umum untuk sistem kawalan yang menggunakan kedudukan dan sudut sebagai pembolehubah kawalan. Sistem yang berkaitan dengan kedudukan dan sudut, seperti halaju, halaju sudut, pecutan dan daya, juga termasuk dalam sistem servo.
Klasifikasi:
1. Dikelaskan mengikut struktur kawalan: gelung terbuka dan gelung tertutup.
2. Dikelaskan mengikut komponen pemanduan:
a. Sistem servo motor stepper.
b. Sistem servo motor DC.
c. Sistem servo motor AC.
3, Ciri-ciri motor servo (AC)
1 Ketepatan kedudukan yang tinggi, motor servo biasa boleh mencapai 0.036 darjah
2 Masa tindak balas yang cepat.
3 Kawalan mudah dan fleksibel, dan sistem kawalan mudah dilaksanakan.
4 Terdapat banyak model yang tersedia, dan jenis yang berbeza boleh dipilih mengikut persekitaran aplikasi yang berbeza.
5 Menyediakan kawalan gelung tertutup penuh, yang boleh memantau status operasi tepat pada masanya dan membuat pelarasan dan perubahan yang sesuai.
4, struktur sistem servo

5, Langkah-langkah pemilihan untuk kawalan servo
1. Tentukan spesifikasi mekanikal, beban, ketegaran dan parameter lain.
2. Sahkan parameter tindakan, seperti kelajuan pergerakan, lejang, masa pecutan dan nyahpecutan, kitaran, ketepatan, dsb.
3. Pilih inersia motor, inersia beban, inersia penukaran paksi motor, dan inersia rotor.
4. Pilih kelajuan putaran motor.
5. Pilih tork terkadar motor. Tork beban, tork pecutan dan nyahpecutan, tork maksimum serta-merta, dan tork sebenar.
6. Pilih resolusi kedudukan mekanikal motor.
7. Pilih model motor berdasarkan perkara di atas.
6, Penggunaan kawalan servo

Kawalan langkah
1, Prinsip kerja motor stepper
Motor stepper ialah penggerak yang menukar denyutan elektrik kepada anjakan sudut. Apabila pemandu stepper menerima isyarat nadi, ia memacu motor stepper untuk memutarkan sudut tetap (dipanggil "sudut langkah") dalam arah yang ditetapkan, dan putarannya berjalan langkah demi langkah pada sudut tetap. Anjakan sudut boleh dikawal dengan mengawal bilangan denyutan untuk mencapai kedudukan yang tepat; Pada masa yang sama, kelajuan dan pecutan putaran motor boleh dikawal dengan mengawal frekuensi nadi, dengan itu mencapai matlamat pengawalan kelajuan. Motor stepper boleh digunakan sebagai jenis motor khas untuk tujuan kawalan, dan digunakan secara meluas dalam pelbagai kawalan gelung terbuka kerana cirinya tiada ralat terkumpul (ketepatan 100%).

2, Klasifikasi motor stepper
Motor stepper yang biasa digunakan kini termasuk motor stepper reaktif (VR), motor stepper magnet kekal (PM), motor stepper hibrid (HB), dan motor stepper fasa tunggal.
Motor stepper magnet kekal biasanya dua fasa, dengan tork dan isipadu kecil, dan sudut langkah secara amnya 7.5 darjah atau 15 darjah;
Motor stepper reaktif biasanya tiga fasa dan boleh mencapai output tork yang tinggi. Sudut stepper biasanya 1.5 darjah, tetapi kedua-dua bunyi dan getaran adalah ketara. Litar magnet pemutar motor stepper reaktif diperbuat daripada bahan magnet lembut, dan terdapat belitan pengujaan berbilang fasa pada stator, yang menjana tork dengan menggunakan perubahan dalam kekonduksian magnet.
Motor stepper hibrid merujuk kepada gabungan kelebihan magnet kekal dan motor reaktif. Ia dibahagikan kepada dua fasa dan lima fasa: sudut langkah kedua-dua fasa biasanya 1.8 darjah, manakala sudut langkah lima fasa secara amnya 0.72 darjah. Motor stepper jenis ini paling banyak digunakan.
3, Sistem motor stepper

1. Terminologi untuk penunjuk statik motor stepper
a. Nombor fasa: Bilangan pasangan gegelung pengujaan yang menghasilkan medan magnet N dan S yang berbeza. Lazimnya diwakili oleh mb Kiraan pukulan: Bilangan denyutan atau keadaan konduktif yang diperlukan untuk melengkapkan perubahan berkala dalam medan magnet diwakili oleh n, atau merujuk kepada bilangan denyutan yang diperlukan untuk motor berputar melalui sudut pic gigi.
c. Sudut langkah: sepadan dengan isyarat nadi, sudut putaran pemutar motor dianjak θ Mewakili.
d. Tork penentududukan: Tork penguncian pemutar motor itu sendiri apabila motor tidak dihidupkan (disebabkan oleh harmonik dalam bentuk gigi medan magnet dan ralat mekanikal).
e. Tork statik: Tork pengunci aci motor apabila motor tidak berputar di bawah tindakan elektrik statik yang dinilai.
2. Penunjuk dinamik dan istilah motor stepper
a. Ketepatan sudut langkah: Ralat antara nilai sebenar dan nilai teori sudut langkah untuk setiap revolusi motor stepper.
b. Kehilangan langkah: Bilangan langkah yang diambil oleh motor semasa operasi, yang tidak sama dengan bilangan langkah teori. Ia dipanggil langkah kehilangan.
c. Sudut salah jajaran: Sudut di mana paksi gigi pemutar diimbangi daripada paksi gigi pemegun.
d. Kekerapan permulaan tanpa beban maksimum: Kekerapan maksimum di mana motor boleh dihidupkan terus tanpa beban di bawah bentuk pemanduan, voltan dan arus undian tertentu.
e. Kekerapan operasi tanpa beban maksimum: Kekerapan kelajuan maksimum motor tanpa beban di bawah bentuk pemanduan, voltan dan arus undian tertentu.
f. Ciri frekuensi tork kendalian: Lengkung hubungan antara tork output dan frekuensi yang diukur oleh motor semasa operasi di bawah keadaan ujian tertentu dipanggil ciri frekuensi tork operasi.
4, pemilihan motor stepper
1. Pemilihan sudut langkah: Sudut langkah motor bergantung pada keperluan ketepatan beban.
2. Pemilihan tork statik: Pemilihan tork statik adalah berdasarkan beban kerja motor. Secara amnya, tork statik hendaklah dalam 2-3 kali beban geseran.
3. Pemilihan arus: Disebabkan oleh parameter semasa yang berbeza, ciri-ciri operasi sangat berbeza. Arus motor boleh ditentukan berdasarkan lengkung ciri frekuensi tork.

5, Beberapa ciri motor stepper
1. Ketepatan motor stepper am ialah 3-5% daripada sudut langkah dan tidak terkumpul.
Suhu maksimum yang dibenarkan pada permukaan motor stepper biasanya melebihi 130 darjah Celsius.
Tork motor stepper akan berkurangan apabila kelajuan meningkat.
4. Motor stepper boleh beroperasi secara normal pada kelajuan rendah, tetapi jika ia melebihi kelajuan tertentu, ia tidak boleh dihidupkan dan disertai dengan bunyi siulan.
5. Motor stepper harus digunakan dalam situasi kelajuan rendah - kelajuan tidak boleh melebihi 1000 putaran seminit.

VI Perbandingan prestasi antara dua jenis motor
1. Ketepatan kawalan yang berbeza
Sudut langkah bagi motor pelangkah hibrid lima fasa biasanya {{0}}.72 darjah dan 0.36 darjah . Ketepatan kawalan motor servo AC dijamin oleh pengekod berputar di hujung belakang aci motor. Untuk motor dengan pengekod talian 2500 standard, setara nadinya ialah 360 darjah /10000=0.036 darjah , dan ketepatan motor servo adalah lebih tinggi daripada motor stepper.
2. Ciri-ciri frekuensi rendah yang berbeza
Motor stepper terdedah kepada getaran frekuensi rendah pada kelajuan rendah. Motor servo AC berjalan dengan sangat lancar, dan tiada getaran walaupun pada kelajuan rendah.

3. Keupayaan beban lampau yang berbeza
Motor stepper biasanya tidak mempunyai kapasiti beban lampau. Motor servo AC mempunyai kapasiti beban lampau yang kuat.
4. Prestasi operasi yang berbeza
Kawalan motor stepper ialah kawalan gelung terbuka. Jika frekuensi permulaan terlalu tinggi atau beban terlalu besar, ia mudah menyebabkan kehilangan langkah atau tersumbat rotor. Jika kelajuan terlalu tinggi semasa berhenti, ia adalah mudah untuk menyebabkan overshoot. Sistem pemacu servo AC adalah kawalan gelung tertutup, dan pemandu boleh terus mencuba isyarat maklum balas pengekod motor. Struktur dalaman kedudukan dan gelung kelajuan umumnya tidak menyebabkan kehilangan langkah atau overshoot motor stepper, dan prestasi kawalan lebih dipercayai.
5. Prestasi tindak balas kelajuan yang berbeza
Ia mengambil masa 200-400 milisaat untuk motor pelangkah untuk memecut dari rehat ke kelajuan kerja (biasanya beberapa ratus pusingan seminit). Prestasi pecutan sistem servo AC adalah baik. Mengambil motor servo Panasonic MSMA 400W AC sebagai contoh, ia hanya mengambil masa beberapa milisaat untuk memecut daripada statik kepada kelajuan terkadarnya 3000RPM, dan boleh digunakan dalam situasi kawalan yang memerlukan hentian mula pantas
6. Ciri frekuensi tork yang berbeza
Tork keluaran motor stepper berkurangan dengan peningkatan kelajuan dan berkurangan secara mendadak pada kelajuan yang lebih tinggi. Motor servo AC mengeluarkan tork malar.
Secara ringkasnya, sistem servo AC mengatasi motor stepper dalam banyak aspek prestasi. Tetapi dalam beberapa situasi permintaan rendah, motor stepper sering digunakan sebagai motor eksekutif. Oleh itu, dalam proses reka bentuk sistem kawalan, pelbagai faktor seperti keperluan kawalan dan kos harus dipertimbangkan secara menyeluruh, dan motor kawalan yang sesuai harus dipilih.

Kawalan frekuensi boleh ubah
1, Pengenalan kepada General Motors
Motor AC sangkar tupai tiga fasa ialah jenis motor aruhan yang paling biasa, dan struktur serta cirinya adalah seperti berikut:

感应电机的构造示意图

Gambarajah skematik pembinaan motor

2, Prinsip dan komposisi penukar frekuensi
Penukar frekuensi ialah peranti kawalan yang boleh menukar kelajuan motor AC dengan mudah dan bebas. Kaedah untuk menukar kelajuan motor AC adalah seperti berikut.
Penukar frekuensi mencapai peraturan kelajuan dengan menukar frekuensi bekalan kuasa motor AC:

变频器的构成如下:

1. Penukar (penerus)
Penerus jambatan diod digunakan secara meluas, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, yang menukarkan bekalan kuasa frekuensi kuasa kepada bekalan kuasa DC. Dua set penyongsang transistor juga boleh digunakan untuk membentuk penyongsang boleh balik, yang boleh melakukan operasi penjanaan semula kerana arah kuasa boleh balik.
2. Litar gelombang rata
Dalam voltan DC yang diperbetulkan penerus, terdapat voltan berdenyut sebanyak 6 kali kekerapan bekalan kuasa, dan arus berdenyut yang dihasilkan oleh penyongsang juga menyebabkan perubahan dalam voltan DC. Untuk menyekat turun naik voltan, induktor dan kapasitor digunakan untuk menyerap voltan berdenyut (arus). Apabila kapasiti peranti kecil, jika terdapat margin dalam komponen yang terdiri daripada bekalan kuasa dan litar utama, kearuhan boleh ditinggalkan dan litar gelombang rata yang mudah boleh digunakan.
3. Penyongsang
Tidak seperti penerus, penyongsang menukar kuasa DC kepada kuasa AC pada frekuensi yang diperlukan, membenarkan enam peranti pensuisan untuk menjalankan dan mematikan untuk masa yang telah ditetapkan, menghasilkan 3-output AC fasa.
4. Litar brek
Apabila motor tak segerak digunakan di kawasan brek penjanaan semula (dengan kadar gelinciran negatif), tenaga penjanaan semula disimpan dalam kapasitor litar gelombang rata, menyebabkan voltan DC meningkat. Secara umumnya, tenaga yang terkumpul oleh inersia sistem mekanikal (termasuk motor elektrik) adalah lebih besar daripada tenaga yang disimpan oleh kapasitor. Apabila brek pantas diperlukan, penyongsang boleh balik boleh digunakan untuk memberikan maklum balas kepada bekalan kuasa atau menyediakan litar brek (suis dan perintang) untuk menggunakan kuasa penjanaan semula, untuk mengelakkan voltan litar DC daripada meningkat.
3, Tujuan aplikasi dan tujuan penukar frekuensi
Pemacu kelajuan berubah yang terdiri daripada penukar frekuensi dan motor AC dipanggil pemacu penukar frekuensi, dan tujuan fungsinya adalah seperti berikut. Mungkin terdapat korelasi bersama antara mereka, tetapi sebenarnya tidak ada klasifikasi yang jelas. Jadual ini hanya untuk rujukan.