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| 深度解讀伺服電機的三種控制方式—wb |
| 2023年10月16日 |
1、伺服電機脈沖控制方式 在一些小型單機設備，選用脈沖控制實現電機的定位，應該是最常見的應用方式，這種控制方式簡單，易于理解。基本的控制思路：脈沖總量確定電機位移，脈沖頻率確定電機速度。選用了脈沖來實現伺服電機的控制，翻開伺服電機的使用手冊，一般會有如下這樣的表格： 
第一種，驅動器接收兩路(A、B路)高速脈沖，通過兩路脈沖的相位差，確定電機的旋轉方向。如上圖中，如果B相比A相快90度，為正轉；那么B相比A相慢90度，則為反轉。運行時，這種控制的兩相脈沖為交替狀，因此我們也叫這樣的控制方式為差分控制。具有差分的特點，那也說明了這種控制方式，控制脈沖具有更高的抗干擾能力，在一些干擾較強的應用場景，優先選用這種方式。但是這種方式一個電機軸需要占用兩路高速脈沖端口，對高速脈沖口緊張的情況，比較尷尬。第二種，驅動器依然接收兩路高速脈沖，但是兩路高速脈沖并不同時存在，一路脈沖處于輸出狀態時，另一路必須處于無效狀態。選用這種控制方式時，一定要確保在同一時刻只有一路脈沖的輸出。兩路脈沖，一路輸出為正方向運行，另一路為負方向運行。和上面的情況一樣，這種方式也是一個電機軸需要占用兩路高速脈沖端口。
第三種，只需要給驅動器一路脈沖信號，電機正反向運行由一路方向IO信號確定。這種控制方式控制更加簡單，高速脈沖口資源占用也最少。在一般的小型系統中，可以優先選用這種方式。
在需要使用伺服電機實現速度控制的應用場景，我們可以選用模擬量來實現電機的速度控制，模擬量的值決定了電機的運行速度。模擬量有兩種方式可以選擇，電流或電壓。電壓方式，只需要在控制信號端加入一定大小的電壓即可。實現簡單，在有些場景使用一個電位器即可實現控制。但選用電壓作為控制信號，在環境復雜的場景，電壓容易被干擾，造成控制不穩定；電流方式，需要對應的電流輸出模塊。但電流信號抗干擾能力強，可以使用在復雜的場景。采用通信方式實現伺服電機控制的常見方式有CAN、EtherCAT、Modbus、Profibus。使用通信的方式來對電機控制，是目前一些復雜、大系統應用場景****的控制方式。采用通信方式，系統的大小、電機軸的多少都易于裁剪，沒有復雜的控制接線。搭建的系統具有極高的靈活性。伺服電機的速度控制和轉矩控制都是用模擬量來控制的。位置控制是通過發脈沖來控制的。具體采用什么控制方式要根據客戶的要求，滿足何種運動功能來選擇。如果您對電機的速度、位置都沒有要求，只要輸出一個恒轉矩，當然是用轉矩模式。如果對位置和速度有一定的精度要求，而對實時轉矩不是很關心，用轉矩模式不太方便，用速度或位置模式比較好。如果上位控制器有比較好的閉環控制功能，用速度控制效果會好一點。如果本身要求不是很高，或者，基本沒有實時性的要求，用位置控制方式對上位控制器沒有很高的要求。就伺服驅動器的響應速度來看，轉矩模式運算量最小，驅動器對控制信號的響應最快；位置模式運算量****，驅動器對控制信號的響應最慢。對運動中的動態性能有比較高的要求時，需要實時對電機進行調整。那么如果控制器本身的運算速度很慢(比如PLC，或低端運動控制器)，就用位置方式控制。如果控制器運算速度比較快，可以用速度方式，把位置環從驅動器移到控制器上，減少驅動器的工作量，提高效率(比如大部分中高端運動控制器)；如果有更好的上位控制器，還可以用轉矩方式控制，把速度環也從驅動器上移開，這一般只是高端專用控制器才能這么干，而且，這時完全不需要使用伺服電機。一般說驅動器控制得好不好，每個廠家的都說自己做的****，但是現在有個比較直觀的比較方式叫響應帶寬。當轉矩控制或者速度控制時通過脈沖發生器給他一個方波信號，使電機不斷的正轉、反轉，不斷的調高頻率，示波器上顯示的是個掃頻信號，當包絡線的頂點到達****值的70.7%時表示已經失步，此時的頻率的高低，就能顯示出誰的產品牛了，一般的電流環能作到1000Hz以上，而速度環只能作到幾十赫
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