海藍機電工程師為你細說：伺服電機三種控制方式！
速度(du)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)和轉矩(ju)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)都是用模(mo)擬量來(lai)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的。位置控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)是通過發脈沖來(lai)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的。具(ju)體采用什么控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)方式要根據客戶的要求(qiu)，滿足何種運動功能來(lai)選擇。
如果您對電機(ji)的速度、位置都沒有要求(qiu)，只要輸出一個恒轉矩，當然(ran)是用(yong)轉矩模式。
如(ru)果對位置(zhi)(zhi)和速度(du)(du)有一(yi)定的(de)精度(du)(du)要求，而對實時(shi)轉矩不是(shi)很(hen)關心，用(yong)轉矩模式(shi)不太方便(bian)，用(yong)速度(du)(du)或位置(zhi)(zhi)模式(shi)比較好。如(ru)果上(shang)位控(kong)(kong)制器(qi)有比較好的(de)閉環(huan)控(kong)(kong)制功(gong)能，用(yong)速度(du)(du)控(kong)(kong)制效果會(hui)好一(yi)點。如(ru)果本身要求不是(shi)很(hen)高(gao)，或者(zhe)，基本沒(mei)有實時(shi)性(xing)的(de)要求，用(yong)位置(zhi)(zhi)控(kong)(kong)制方式(shi)對上(shang)位控(kong)(kong)制器(qi)沒(mei)有很(hen)高(gao)的(de)要求。
就伺服驅(qu)(qu)動(dong)器的響應速度(du)來看，轉矩模(mo)式運算(suan)(suan)量(liang)最(zui)(zui)小，驅(qu)(qu)動(dong)器對控制(zhi)信號(hao)的響應最(zui)(zui)快；位(wei)置模(mo)式運算(suan)(suan)量(liang)最(zui)(zui)大，驅(qu)(qu)動(dong)器對控制(zhi)信號(hao)的響應最(zui)(zui)慢。
對(dui)運(yun)動中的(de)動態(tai)性(xing)能有比(bi)較(jiao)高(gao)的(de)要求時(shi)，需要實時(shi)對(dui)電(dian)(dian)機(ji)進行調整。那(nei)么如(ru)果控制器(qi)(qi)本身的(de)運(yun)算(suan)速度很慢(man)（比(bi)如(ru)PLC，或低端(duan)運(yun)動控制器(qi)(qi)），就(jiu)用(yong)位置方式(shi)控制。如(ru)果控制器(qi)(qi)運(yun)算(suan)速度比(bi)較(jiao)快，可以(yi)用(yong)速度方式(shi)，把位置環(huan)從驅(qu)(qu)動器(qi)(qi)移(yi)(yi)到控制器(qi)(qi)上(shang)，減少(shao)驅(qu)(qu)動器(qi)(qi)的(de)工作(zuo)量，提高(gao)效率（比(bi)如(ru)大部(bu)分中高(gao)端(duan)運(yun)動控制器(qi)(qi)）；如(ru)果有更好的(de)上(shang)位控制器(qi)(qi)，還可以(yi)用(yong)轉矩方式(shi)控制，把速度環(huan)也從驅(qu)(qu)動器(qi)(qi)上(shang)移(yi)(yi)開，這(zhe)一般只(zhi)是(shi)高(gao)端(duan)專用(yong)控制器(qi)(qi)才能這(zhe)么干，而(er)且，這(zhe)時(shi)完全(quan)不(bu)需要使用(yong)伺服電(dian)(dian)機(ji)。
一(yi)般說(shuo)驅(qu)動器控制的(de)(de)好(hao)不(bu)好(hao)，每個(ge)廠家(jia)的(de)(de)都說(shuo)自己做的(de)(de)最好(hao)，但是現在(zai)有個(ge)比較(jiao)直觀的(de)(de)比較(jiao)方式，叫響應帶(dai)寬。當(dang)轉(zhuan)矩控制或(huo)者速度控制時(shi)，通過脈沖發(fa)生器給他一(yi)個(ge)方波信號，使電機不(bu)斷的(de)(de)正轉(zhuan)、反轉(zhuan)，不(bu)斷的(de)(de)調(diao)高(gao)(gao)頻(pin)率，示波器上顯示的(de)(de)是個(ge)掃頻(pin)信號，當(dang)包絡(luo)線的(de)(de)頂點到達最高(gao)(gao)值的(de)(de)70.7%時(shi)，表示已經失(shi)步(bu)，此時(shi)的(de)(de)頻(pin)率的(de)(de)高(gao)(gao)低(di)，就能顯示出誰的(de)(de)產品牛了，一(yi)般的(de)(de)電流環能作到1000Hz 以(yi)上，而速度環只能作到幾十赫茲。
換一種比較專(zhuan)業(ye)的(de)說法：
1、位(wei)置控制(zhi)：位(wei)置控制(zhi)模式一般是(shi)通過外部輸入的(de)(de)脈沖的(de)(de)頻率來確(que)定(ding)轉動速度(du)(du)的(de)(de)大小，通過脈沖的(de)(de)個數來確(que)定(ding)轉動的(de)(de)角(jiao)度(du)(du)，也有些伺服(fu)可以(yi)通過通訊方(fang)式直接對(dui)速度(du)(du)和位(wei)移(yi)進行賦值。由于位(wei)置模式可以(yi)對(dui)速度(du)(du)和位(wei)置都有很嚴格的(de)(de)控制(zhi)，所以(yi)一般應(ying)用于定(ding)位(wei)裝(zhuang)置。
2、談談3環(huan)(huan)，伺(si)服(fu)一般為三個環(huan)(huan)控制，所謂(wei)三環(huan)(huan)就(jiu)是3個閉(bi)環(huan)(huan)負反饋PID調(diao)節系統(tong)。最內(nei)的(de)PID環(huan)(huan)就(jiu)是電(dian)(dian)流(liu)環(huan)(huan)，此環(huan)(huan)完全在伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)(dong)器內(nei)部進(jin)行，通過霍爾裝置檢測驅(qu)動(dong)(dong)器給電(dian)(dian)機的(de)各相的(de)輸(shu)(shu)出(chu)(chu)電(dian)(dian)流(liu)，負反饋給電(dian)(dian)流(liu)的(de)設定進(jin)行PID調(diao)節，從而(er)達到輸(shu)(shu)出(chu)(chu)電(dian)(dian)流(liu)盡量接近等于設定電(dian)(dian)流(liu)，電(dian)(dian)流(liu)環(huan)(huan)就(jiu)是控制電(dian)(dian)機轉矩的(de)，所以在轉矩模式下驅(qu)動(dong)(dong)器的(de)運(yun)算最小，動(dong)(dong)態響應最快(kuai)。
第2環(huan)是(shi)(shi)速(su)度(du)環(huan)，通過(guo)檢測的(de)(de)(de)電機(ji)編碼器(qi)的(de)(de)(de)信號來(lai)進行負反饋PID調(diao)節，它的(de)(de)(de)環(huan)內PID輸出直接就是(shi)(shi)電流(liu)(liu)(liu)(liu)環(huan)的(de)(de)(de)設定(ding)，所以速(su)度(du)環(huan)控(kong)(kong)制時就包含了速(su)度(du)環(huan)和電流(liu)(liu)(liu)(liu)環(huan)，換句話說任(ren)何模式都必須使用(yong)電流(liu)(liu)(liu)(liu)環(huan)，電流(liu)(liu)(liu)(liu)環(huan)是(shi)(shi)控(kong)(kong)制的(de)(de)(de)根本，在(zai)速(su)度(du)和位置控(kong)(kong)制的(de)(de)(de)同時系統實際也(ye)在(zai)進行電流(liu)(liu)(liu)(liu)（轉(zhuan)矩）的(de)(de)(de)控(kong)(kong)制以達到對速(su)度(du)和位置的(de)(de)(de)相應控(kong)(kong)制。
第3環(huan)是位(wei)置(zhi)環(huan)，它是最外(wai)環(huan)，可(ke)以在驅動(dong)器和電(dian)機編碼(ma)器間(jian)構建(jian)也可(ke)以在外(wai)部控(kong)制(zhi)器和電(dian)機編碼(ma)器或最終負載(zai)間(jian)構建(jian)，要根據實際情況(kuang)來定。由于位(wei)置(zhi)控(kong)制(zhi)環(huan)內部輸出就(jiu)是速度(du)環(huan)的(de)設定，位(wei)置(zhi)控(kong)制(zhi)模(mo)式下系統(tong)進行了所有3個環(huan)的(de)運(yun)算(suan)，此時的(de)系統(tong)運(yun)算(suan)量最大，動(dong)態(tai)響應(ying)速度(du)也最慢。
3、速(su)度模式(shi)：通過(guo)模擬量的(de)(de)輸入(ru)或脈沖(chong)的(de)(de)頻率都可(ke)以進(jin)行(xing)轉動(dong)速(su)度的(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制，在有上位(wei)控(kong)(kong)(kong)制裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)外(wai)環PID控(kong)(kong)(kong)制時(shi)速(su)度模式(shi)也(ye)(ye)可(ke)以進(jin)行(xing)定(ding)位(wei)，但必須把電(dian)機的(de)(de)位(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)信(xin)(xin)號(hao)(hao)或直(zhi)接(jie)負載(zai)(zai)的(de)(de)位(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)信(xin)(xin)號(hao)(hao)給上位(wei)反饋以做運算用。位(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)模式(shi)也(ye)(ye)支(zhi)持直(zhi)接(jie)負載(zai)(zai)外(wai)環檢測位(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)信(xin)(xin)號(hao)(hao)，此時(shi)的(de)(de)電(dian)機軸端的(de)(de)編碼器只檢測電(dian)機轉速(su)，位(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)信(xin)(xin)號(hao)(hao)就由直(zhi)接(jie)的(de)(de)最(zui)終負載(zai)(zai)端的(de)(de)檢測裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)來提供了(le)，這樣的(de)(de)優(you)點(dian)在于可(ke)以減少中(zhong)間傳動(dong)過(guo)程中(zhong)的(de)(de)誤差，增(zeng)加了(le)整個系統的(de)(de)定(ding)位(wei)精(jing)度。
4、轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)(ju)(ju)控(kong)制：轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)(ju)(ju)控(kong)制方式(shi)是通(tong)過外(wai)部(bu)模擬(ni)量的(de)(de)輸(shu)入或(huo)直接(jie)的(de)(de)地址的(de)(de)賦(fu)值來(lai)設(she)(she)(she)定電(dian)(dian)機(ji)軸(zhou)對(dui)外(wai)的(de)(de)輸(shu)出轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)(ju)(ju)的(de)(de)大(da)(da)小，具體表(biao)現(xian)(xian)為例如(ru)10V對(dui)應(ying)5Nm的(de)(de)話，當外(wai)部(bu)模擬(ni)量設(she)(she)(she)定為5V時(shi)電(dian)(dian)機(ji)軸(zhou)輸(shu)出為2.5Nm:如(ru)果電(dian)(dian)機(ji)軸(zhou)負(fu)(fu)載(zai)低(di)于(yu)(yu)2.5Nm時(shi)電(dian)(dian)機(ji)正(zheng)轉(zhuan)(zhuan)，外(wai)部(bu)負(fu)(fu)載(zai)等于(yu)(yu)2.5Nm時(shi)電(dian)(dian)機(ji)不轉(zhuan)(zhuan)，大(da)(da)于(yu)(yu)2.5Nm時(shi)電(dian)(dian)機(ji)反(fan)轉(zhuan)(zhuan)（通(tong)常(chang)在有(you)重力(li)負(fu)(fu)載(zai)情況下(xia)產生）。可(ke)以通(tong)過即(ji)時(shi)的(de)(de)改(gai)(gai)變模擬(ni)量的(de)(de)設(she)(she)(she)定來(lai)改(gai)(gai)變設(she)(she)(she)定的(de)(de)力(li)矩(ju)(ju)(ju)大(da)(da)小，也可(ke)通(tong)過通(tong)訊方式(shi)改(gai)(gai)變對(dui)應(ying)的(de)(de)地址的(de)(de)數值來(lai)實現(xian)(xian)。
應用主要(yao)在對材質(zhi)(zhi)的受力(li)有嚴格要(yao)求的纏繞(rao)(rao)和放卷的裝置(zhi)中，例如饒線裝置(zhi)或拉光纖(xian)設(she)備(bei)，轉(zhuan)矩的設(she)定要(yao)根(gen)據纏繞(rao)(rao)的半徑(jing)的變(bian)化隨時更改(gai)以確保材質(zhi)(zhi)的受力(li)不會隨著纏繞(rao)(rao)半徑(jing)的變(bian)化而改(gai)變(bian)。
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