Cách Điều Khiển Ac Servo Motor

Share:

*
Động cơ servo là thành phần quan trọng đặc biệt của khối hệ thống điều khiển chuyển động. Để chuyển động được, chúng ta phải nối hộp động cơ servo với các phần cứng, phần mềm hỗ trợ điều khiển gửi động.Động cơ servo được phối kết hợp cơ khí với các thiết bị máy móc khác để hỗ trợ lực dịch rời các trang bị này theo yêu cầu của ứng dụng.Chúng ta sẽ cùng khám phá technology để vận hành động cơ servo, bộ điều khiển và tinh chỉnh động cơ servo và các phương pháp phản hồi để đạt được hoạt động như hy vọng muốn.

Bạn đang đọc: Cách điều khiển ac servo motor

Cấu hình hệ thống động cơ servo
*
Động cơ servo được áp dụng trong các khối hệ thống điều khiển chuyển động để hỗ trợ một lực cơ học cụ thể trong khoảng thời hạn nhất định.Để đã đạt được điều này, bọn họ phải điều khiển vị trí, vận tốc và mô men của hộp động cơ servo theo yêu mong ứng dụng.Để hoạt động chuẩn xác, bộ động cơ servo phải kết hợp với:

Bộ điều khiển – thông thường là PLC hoặc bộ điều khiển vận động chuyên dụng đang chạy chương trình tinh chỉnh để triển khai đúng theo yêu mong kỹ thuật của ứng dụng.Bộ tinh chỉnh động cơ – Thiết bị điện tử có công dụng cung cấp cho đủ năng lượng cho động cơ theo đúng cách, đúng thời điểm.Bộ mã hóa xung vòng quay – tạo ý kiến cho hoạt động của động cơ.

Cấu trúc hộp động cơ servo

*
Trong công nghiệp, hầu như các dạng động cơ servo thực hiện động cơ một chiều không chổi than.Rotor của hộp động cơ là một nam châm hút vĩnh cửu gồm từ trường mạnh. Stator của động cơ được cuốn các cuộn dây riêng biệt, được cấp cho nguồn theo một trình tự tương thích để con quay rotor.Nếu thời điểm và chiếc điện cung cấp tới các cuộn dây là chuẩn xác, vận động quay của rotor phụ thuộc vào tần số, pha, phân rất và loại điện chạy trong cuộn dây stator.Hãy kích con chuột vào từng phần của hộp động cơ servo nhằm xem các thành phần bên phía trong của hễ cơ.Bạn rất có thể thấy:

Đĩa bộ mã hóa xung vòng quayNam châm vĩnh cửuCuộn dây stator

Chức năng của bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servoCần tất cả nguồn điện cấp tương thích với kiến thiết của bộ động cơ servo. Bộ điều khiển động cơ servo thực hiện tính năng này.Bộ điều khiển cung ứng nguồn cho bộ động cơ servo đúng lượng, đúng thời khắc để tinh chỉnh và điều khiển vị trí, tốc độ và mô men khớp ứng với những đầu vào tự bộ điều khiển chuyển động, bình luận từ bộ mã hóa xung vòng quay và từ phiên bản thân động cơ servo.Các công dụng khác của bộ tinh chỉnh và điều khiển bao gồm:

Truyền thông cùng với bộ tinh chỉnh chuyển độngĐọc bình luận từ bộ mã hóa xung vòng xoay và điều chỉnh thời hạn thực cho mạch vòng điều khiển và tinh chỉnh kín.Xử lý các tín hiệu vào/ra ví dụ như những thiết bị an toàn, cơ chế đầu vào và những tín hiệu cổng đầu ra về tâm lý hoạt động.

 Điều khiển tích điện cho hộp động cơ servo

*
Bộ điều khiển điện hộp động cơ servo áp dụng một hàng những transistor năng suất được điện thoại tư vấn là Transistor bao gồm cực điều khiển cách ly(IGBT) để điều hành và kiểm soát năng lượng chuyển vào bộ động cơ servo.IGBT có công dụng chuyển mạch nhanh với dòng lớn nên là tuyển lựa lý tưởng cho áp dụng này.IGBT được điều khiển và tinh chỉnh bằng những thiết bị năng lượng điện tử nhằm sản sinh ra những dạng năng lượng điện áp, cái điện, tần số, phân cực và pha đặc thù cung cấp cho bộ động cơ servo.Vì lý do này, từng bộ điều khiển thường kết phù hợp với một dòng động cơ servo vắt thể.Trong khi tín hiệu đầu vào cho bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo là chiếc một chiều (DC), áp ra output bộ điều khiển và tinh chỉnh gần như là dạng sóng năng lượng điện xoay chiều để điều khiển và tinh chỉnh trơn tốc độ, tốc độ và mô men của động cơ servo.Tín hiệu điều khiển và tinh chỉnh động cơ servo

 

*
Dựa vào dữ liệu lưu trong chương trình điều khiển chuyển động, bộ điều khiển nhận biểu đạt để thực hiện một dạng hoạt động nhất định.Tín hiệu từ bộ điều khiển chuyển động gửi tới bộ tinh chỉnh động cơ servo có thể có rất nhiều dạng:

Điện áp một chiều dạng tương tự như (ví dụ như trường đoản cú -12VDC mang lại +12VDC)Dãy xungGói tài liệu truyền qua mạng

Phản hồi trong khối hệ thống động cơ servo

*
Bộ tinh chỉnh và điều khiển và động cơ servo cùng hoạt động để vận hành trong cơ chế mạch vòng kín.Khi sử dụng mạch phản bội hồi, vị trí thực tế, vận tốc hay mô men của động cơ servo được đối chiếu với lệnh vận động và bất kỳ sai số nào giữa những cặp quý giá trên đông đảo được xác định.Sau đó, bộ điều khiển động cơ servo đã sử dụng những thông tin không nên số này để điều chỉnh hoạt động vui chơi của động cơ theo thời gian thực, sao cho quá trình buổi giao lưu của động cơ thỏa mãn nhu cầu được yêu cầu của ứng dụng.Chu trình phản hồi – xác minh sai số – triệt tiêu không nên số được call là mạch vòng điều khiển kín .Mạch vòng điều khiển
*
Mạch vòng tinh chỉnh và điều khiển được xử lý bởi bộ điều khiển động cơ servo, bộ điều khiển vận động hoặc cả hai tùy nằm trong vào yêu ước điều khiển.Để đạt được hoạt động như ước muốn cho ứng dụng của mình, bạn cũng có thể tách riêng các mạch vòng tinh chỉnh và điều khiển cho vị trí, vận tốc và mô men.Không phải toàn bộ các ứng dụng tinh chỉnh đều bao hàm cả ba dạng mạch vòng tinh chỉnh vừa nêu. Nhiều vận dụng chỉ gồm có mạch vòng cái điện với mạch vòng tốc độ dùng cho tinh chỉnh tốc độ. Nhiều vận dụng lại cần phải có cả ba mạch vòng điều khiển để tinh chỉnh và điều khiển vị trí.

 Điều khiển địa chỉ (position Loop)

Vị trí được phát âm là địa chỉ góc tuyệt vời của trục hộp động cơ servo hoặc vào vài trường hợp, là vị trí của đồ vật truyền rượu cồn bởi bộ động cơ servo.Khi bộ động cơ servo đổi khác vị trí, bộ mã hóa xung vòng xoay của hộp động cơ servo đang gửi đánh giá vị trí thực tiễn của trục bộ động cơ tới bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ servo hoặc hoàn toàn có thể gửi biểu thị trực tiếp cho tới bộ điều khiển chuyển động.Mạch vòng địa chỉ sẽ tiến hành so sánh địa điểm đặt cùng vị trí thực tế; từ không đúng số nhận ra và các thông số căn chỉnh của mạch vòng, bộ điều khiển tự động điều chỉnh địa điểm trục quay động cơ theo thời gian thực nhằm triệt tiêu xô lệch vị trí.Theo bí quyết này, động cơ servo vẫn thực hiện đúng chuẩn theo thông số đã để trước trong cả khi điều kiện quản lý và vận hành thay đổi. Lấy một ví dụ như, nếu thiết bị truyền rượu cồn bởi hộp động cơ servo trở đề xuất khó di chuyển, bộ điều khiển và tinh chỉnh động cơ servo sẽ điều khiển và tinh chỉnh tăng tế bào men có mặt và/hoặc điều khiển động cơ vận hành trong khoảng chừng thời gian lâu bền hơn để đã đạt được vị trí ước ao muốn bất chấp ma cạnh bên của cơ cấu tổ chức truyền động.

Xem thêm: Tại Sao Nước Giếng Khoan Có Màu Vàng Và Có Mùi Tanh, Tại Sao Nước Giếng Khoan Có Màu Vàng, Mùi Tanh

Điều khiển vận tốc (Velocity Loop)

Tốc độ tại chỗ này được phát âm là vận tốc và chiều cù của hộp động cơ servo.Khi bộ động cơ servo tăng speed hoặc bớt tốc, cỗ mã hóa xung vòng quay sẽ gửi vận tốc và chiều quay thực tế tới bộ điều khiển và tinh chỉnh động cơ servo hoặc gửi trực tiếp tới bộ điều khiển chuyển động.Mạch vòng vận tốc sẽ so sánh tốc độ đặt với tốc độ hiện tại; phụ thuộc vào sai số vận tốc và những thông số chỉnh sửa của mạch vòng, bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ sẽ auto điều chỉnh gia tốc động cơ theo thời gian thực nhằm đạt được những yêu mong của ứng dụng.Theo phương pháp này, động cơ servo sẽ tiến hành đúng theo các thông số đã setup ngay cả khi điều kiện quản lý thay đổi. Lấy ví dụ như như, nếu động cơ servo truyền động mang đến một tổ chức cơ cấu có trọng lượng lớn, đụng cơ sẽ tương đối khó để sút tốc. Vào trường vừa lòng này, đụng cơ có thể tăng tế bào men nghịch để dừng sở hữu trong khoảng thời gian và khoảng cách theo yêu ước của ứng dụng.

Điều khiển tế bào men (Current Loop)

Mô men của bộ động cơ Servo là lực tạo nên từ hoạt động quay của rotor động cơ.Mô men sinh sản ra phần trăm thuận với cái điện hiệu dụng chạy trong cuộn dây stator của đụng cơ. Chiếc hiệu dụng càng cao, mô men hình thành càng lớn.Bộ tinh chỉnh động cơ servo đo trị số mẫu hiệu dụng chạy trong cuộn dây stator cùng dùng phản hồi giá trị này để tự động điều chỉnh dòng điện trong hộp động cơ theo thời gian thực nhằm đáp ứng được yêu cầu mô men của ứng dụng.Mạch vòng cái điện đôi khi được gọi là mạch vòng tế bào men.Trong lấy ví dụ sau, bộ điều khiển và tinh chỉnh gửi đi 32 xung để tinh chỉnh và điều khiển vị trí cồn cơ.Bộ mã hóa xung vòng xoay gửi biểu lộ phản hồi vị trí của cồn cơ. Không nên số dấn được sẽ tiến hành sử dụng để điều chỉnh động cơ đến vị trí đúng.Do tiệm tính đề nghị động cơ chuyển động vượt quá vị trí chuẩn một chút, không nên số địa chỉ này sẽ được dùng làm điều chỉnh động cơ về địa điểm đúng.Bộ ý kiến mã hóa xung vòng quay 

*
Bộ mã hóa xung vòng xoay (encoder) là thứ phần cứng thiết yếu của khối hệ thống động cơ servo có công dụng phản hồi tốc độ và vị trí.Thông thường, bộ mã hóa xung vòng quay nằm trong hoặc được đính với hộp động cơ servo. Vào một vài ba ứng dụng, cỗ mã hóa xung vòng xoay là máy được gá lắp riêng lẻ với đụng cơ. Giải pháp gá lắp này hỗ trợ cho bộ mã hóa xung vòng xoay ghi nhận được các thông số khác ảnh hưởng đến buổi giao lưu của động cơ servo.Có nhì dạng cỗ mã hóa xung vòng xoay chính:

Bộ mã hóa xung vòng quay tỷ lệ (incremental)Bộ mã hóa xung vòng quay tuyệt đối (absolute)

Cấu trúc vật lý của bộ mã hóa xung vòng quay quyết định dạng biểu hiện phản hồi. Họ hãy cùng xem chúng không giống nhau như cố gắng nào!1. Cỗ mã hóa xung vòng xoay tỷ lệ

*
Bộ mã hóa xung vòng xoay tỷ lệ áp dụng nguyên lý quang học sử dụng một đĩa thủy tinh trong trong suốt được in những vạch đối xứng tỏa tròn theo khoảng cách đều. Đĩa này được gắn thắt chặt và cố định với trục động cơ và quay cùng rotor của đụng cơ.Các gạch trên đĩa được phân phát hiện bởi một cảm biến quang điện. Đầu ra của cảm biến thay đổi mỗi khi bao gồm sự đổi khác từ sáng sủa sang về tối hoặc từ buổi tối sang sáng. Tốc độ thay đổi này phần trăm thuận với gia tốc động cơ. Đầu ra của cục mã hóa xung vòng quay là 1 trong dải xung xác suất với tốc độ động cơ. Đầu ra này song lúc nói một cách khác là tín hiệu Pha A.Như vậy, với cỗ mã hóa này chúng ta không thể hiểu rằng chiều quay mà lại chỉ biết được vận tốc của đụng cơ.Để hiểu rằng chiều quay, bộ mã hóa xung vòng quay tỷ lệ cần gắn thêm một cảm ứng quang thứ hai, cách cảm ứng thứ độc nhất vô nhị một khoảng cách nhất định.

*
*
 
Khi biến đổi chiều con quay thì xung cũng nuốm đổi

Vị trí của cảm ứng thứ nhì được thêm ở trị trí làm sao để cho sự chuyển đổi sáng tối tạo cho đầu ra của cảm ứng thứ hai lệch pha 90 độ so với cảm ứng thứ nhất. Quan hệ tình dục giữa những xung này được call làchậm trộn ¼ chu kỳ.Bằng cách so sánh hai dãy xung lệch pha này, ngoài khẳng định được vận tốc quay còn hoàn toàn có thể xác định được chiều quay!Đầu ra từ cảm biến thứ 2 nói một cách khác là tín hiệu Pha B.

Bên cạnh dấu hiệu pha A cùng pha B, cỗ mã hóa xung vòng quay có thể có cổng đầu ra thứ tía được gọi là Pha Z.Pha Z chỉ xuất đi một xung ứng với từng vòng quay. Biểu hiện này có công dụng xác xác định trí gốc ban sơ hoặc địa chỉ tham chiếu.Bộ mã hóa xung vòng quay tỷ lệ sử dụng xung tham chiếu này là điểm ban đầu để từ đó xác xác định trí tốt đối bằng cách đếm số xung bước đầu từ một vị trí vẫn biết.2. Bộ mã hóa xung vòng xoay tuyệt đối

*
Bộ mã hóa xung vòng xoay tuyệt đối cũng áp dụng một đĩa vào suốt; mà lại thay vày dùng các vạch in, đĩa này có các vùng trong suốt cùng vùng mờ sắp xếp theo mã nhị phân.Mỗi bit mã hóa là một vùng riêng lẻ trên đĩa và các cảm ứng quang sẽ đồng thời đọc tất cả các vùng này.Dữ liệu phát âm từ đĩa là duy nhất ứng với mỗi địa chỉ góc của trục động cơ. Dữ liệu này rất có thể được gởi đi từ bộ mã hóa theo phương thức tuy nhiên song hoặc được thay đổi sang kiểu tài liệu nối tiếp.Số bit trong mã tài liệu quy định độ phân giải góc của cục mã hóa xung vòng quay. Theo lý thuyết, một cỗ mã hóa xung vòng xoay có độ phân giải 12 bit sẽ xuất hiện 4096 mã cá biệt khi con quay một vòng 360 độ; hay nói theo cách khác khi trục hộp động cơ quay được 0.088 độ đã xuất ra một mã solo nhất. Có không ít yếu tố ảnh hưởng tới việc tạo thêm số góc thực tiễn nhưng bộ mã hóa 20 bit cũng chưa phải là thi thoảng gặp.
*
Một cách thức khác nhằm xác xác định trí tuyệt đối hoàn hảo là phối kết hợp một dạng đặc biệt quan trọng của bộ mã hóa xung vòng quay tỷ lệ với một bộ nhớ phần cứng cùng với 1 phần mềm riêng núm vì áp dụng chiếc đĩa mắc đỏ của bộ mã hóa tốt đối.Thiết bị sử dụng các xung lũy tiến từ bộ mã hóa để sản xuất một vị trí ảo hoàn hảo nhất trong bộ nhớ lưu trữ phần cứng. Nhờ tất cả pin, bộ nhớ được bảo trì ngay cả lúc ngắt nguồn của hệ thống.Cả hai dạng bộ mã hóa xung vòng quay tuyệt vời đều có thể gửi phản hồi vị trí quan trọng đến bộ điều khiển và tinh chỉnh động cơ servo.Năng lượng tái tạoHãy kích chuột vào nút Play để quan sát năng lượng tái sinh được tô màu đỏ.Các chúng ta cũng có thể sẽ ngạc nhiên khi hiểu được động cơ servo có thểphát điện!Nếu xoay một động cơ servo bằng một nước ngoài lực (ví dụ như quay bởi tay), một mẫu điện đang được cảm ứng trong stator của đụng cơ!Khi cần sử dụng một hộp động cơ servo để nâng thứ công nghiệp theo phương trực tiếp đứng, động cơ nên thắng được trọng lực và đề nghị sản sinh nhiều mô men hơn. Tuy vậy vậy, khi thiết bị được hạ xuống, trọng lực này lại có tác dụng quay trục đụng cơ.Đối với các vận động ngang, khi bộ điều khiển và tinh chỉnh động cơ mong mỏi giảm nhanh tốc độ một cài trọng nặng nề (phanh), quán tính của mua trọng sẽ có tác dụng trục rượu cồn cơ liên tục quay và năng lượng điện thừa sinh ra cần phải được tiêu tán.Năng lượng này được call là tích điện tái sinh, và bộ điều khiển và tinh chỉnh động cơ servo có thiết kế để tiêu tán một lượng năng lượng tái sinh độc nhất vô nhị định.Nếu năng lượng tái sinh này quá quá kĩ năng tiêu tán của bộ điều khiển, chúng ta cần thêm thêm điện trở hãm nhằm tiêu tán năng lượng này thành dạng nhiệt năng.Tài liệu cỗ Điều Khiển Động Cơ Servo trên đây

Bài viết liên quan