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伺服驱动器控制方式 步进电机暂态阻尼特性的测量

时间:2018-08-29 08:04来源:未知 作者:admin 点击:
伺服驱动器控制方式-步进电机暂态阻尼特性的测量
一般伺服都有三种控制方式:位置控制方式、转矩控制方式、速度控制方式。
1.位置控制:位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值,由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。
2.转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。
应用主要在对材质的手里有严格要求的缠绕和放卷的装置中,例如绕线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。
3.速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加了整个系统的定位精度。
如果对电机的速度、位置都没有要求,只要输出一个恒转矩,当然是用转矩模式。
如果对位置和速度有一定的精度要求,而对实时转矩不是很关心,用转矩模式不太方便,用速度或位置模式比较好。
如果上位控制器有比较好的闭环控制功能,用速度控制效果会好一点,如果本身要求不是很高,或者基本没有实时性的要求,采用位置控制方式。


步进电机暂态阻尼特性的测量

步进电机的转子作1步距角步进,则其转子会产生振荡而后慢慢衰减至停止,取纵轴表示角度,横轴作为时间,转子慢慢衰减至停止,称为暂态(阻尼)特性。

此种测量方法采用下图的试验结构。

步进电机的暂态特性测量法

驱动电路确定激磁方式,步进电机1步进驱动。此时,步进电机安装了电位计,其输出波形用记忆示波器画出,此方法能测量暂态特性。用此方法可以测量激磁相通电状态、角度振荡变化、转子定位的超调量和转子定位位置及位置的稳定时间等,由于其结构简单,所以被大量使用。用此方法测定两相HB型1.8°步进电机的2相激磁与1-2相激磁的暂态特性。如下图所示。与1-2相激磁相比,2相激磁稳定性好,1相激磁的情形超调量大,阻尼与2相激磁情况比较,有很大的不同。

步进电机暂态特性波形

1-2相驱动状态下,为了能最佳状态达到稳定位置,激磁方式以2相为宜。

测量暂态特性,纵轴的角度精度要更精确的获取,电位计用编码器来代替,其稳定波形可以用打印机输出。下图为此测量方法的稳定波形,有两次衰减振荡即到达停止角度的±5%内,即到1.8°±5%读取稳定时间(setting time)。

暂态响应与温度时间

跟电位计法比较,编码器法因编码器惯量大的关系,需要注意稳定时间的绝对值不同。

一般阻尼特性如前文《步进电机的加速、减速控制》中的下述公式所示,J、D与电机产生转矩Kθ时,(D/√JK)(JK包含在根号内)大而得到改善,衰减振动的角速度近似(√K/√J)。

公式

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