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伺服控制中的扭矩模式和速度模式有什么区别?

由丹妮尔柯林斯|5月12日,2020年

份子

当应用程序调用时使用伺服系统进行精确控制位置,速度或扭矩 - 或三个组合。根据所控制的参数,伺服系统可以以扭矩模式,速度模式或位置模式操作。每种模式都需要控制循环这允许伺服驱动器和控制器监控影响参数并向电机提供正确的命令以实现所需的性能。


伺服控制 - 扭矩模式

在扭矩模式(也称为电流模式),电流回路控制电机的行为。由于扭矩与电流成正比,因此伺服控制器从伺服驱动器获得实际电机电流,并使用它来确定实际电动机扭矩。然后,将实际扭矩值与所需扭矩进行比较,并调节输送到电动机的电流以实现所需的扭矩。电流控制回路通常用PI(比例整体)控制器调谐,并且通常由制造商设置电流循环参数。

需要扭矩模式控制范围从绕组的应用,其中恒定张力必须在其缠绕的卷材上保持在卷绕的情况下,以注射成型,其中必须将恒定夹紧力施加到模具上。

扭矩模式

在绕组应用中,电动机所需的扭矩随着材料的缠绕而变化而且辊的直径(负载和惯性)增加。
图像信用:三菱电气


电动机产生的扭矩量取决于其接收的电流量。并且扭矩决定了电动机的加速度,影响速度和位置。因此,伺服系统始终包括电流控制回路。


伺服控制 - 速度模式

当应用程序要求电机保持设定速度时,即使在变化负载下,使用速度模式。在速度模式下,电机速度由向电动机发送的电压量控制。但是为了改变电动机的速度(加速或减速)需要增加或减少电动机扭矩,因此在速度模式下也需要电流控制回路。


当使用多个控制环时,循环循环,电流控制是最内部的环路和速度控制环“围绕”电流回路。当使用位置控制回路时,它围绕速度环添加,形成最外环。调整从内部到外环完成,因此首先调谐​​电流回路,然后速度控制回路,然后是位置控制回路。

速度控制环

当使用多个控制回路时,电流控制是最内部的环路,围绕其周围的速度控制环路,以及形成最外环的位置控制。
图片信用:Integrated Industrial Technologies,Inc。

许多先进的伺服控制器可以在控制模式下切换在“飞行中” - 从速度模式转换到扭矩模式,而且系统处于操作状态而不创建不稳定性或中断。


当速度控制环从编码器或解析器获取速度信息以确定实际和命令速度之间的误差,并使用此错误以确定电机校正速度误差所需的电流(扭矩)。速度控制回路通常是PI控制器,并且以速度模式操作的伺服系统有时包括平滑加速和减速的参数,以最小化杰。

使用速度模式的应用的实例是传送器跟踪,分配和加工过程,例如研磨或抛光,其中电动机负载变化但需要在整个过程中保持速度。


当应用程序调用所有三个控制循环时

伺服系统也可以在位置模式下操作,允许电动机将负载移动到精确的位置,相对于起始位置或基于绝对位置。在伺服控制中实现位置模式,通常需要所有三个控制环:扭矩,速度和位置。这是因为必须监控电机的速度以确定其位置,并且必须监控扭矩以确定电机需要多少电流,以便到达指令位置,而没有下冲或过冲。位置控制循环使用PI或PID(比例积分 - 衍生)控制器。


提交:运动控制提示那成型•注塑成型部件


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