伺服電機(jī)的工作是一個(gè)閉環(huán)控制的過程。首先,控制系統(tǒng)會(huì)給驅(qū)動(dòng)器發(fā)送期望的位置、速度或者轉(zhuǎn)矩指令。驅(qū)動(dòng)器接收到指令后,將其轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)輸入到伺服電機(jī)的定子繞組中,從而使定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子在這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng),與此同時(shí),安裝在電機(jī)上的編碼器會(huì)持續(xù)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài),比如當(dāng)前的位置、轉(zhuǎn)動(dòng)的速度等,并把這些信息反饋給驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器將反饋回來的實(shí)際值和接收到的指令值進(jìn)行對(duì)比分析,如果發(fā)現(xiàn)有偏差,就會(huì)及時(shí)調(diào)整輸出給電機(jī)的電流大小和方向,進(jìn)而改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),讓轉(zhuǎn)子做出相應(yīng)調(diào)整,直到實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)與期望的指令值相匹配為止。以自動(dòng)化流水線上的物料搬運(yùn)機(jī)械臂為例,當(dāng)要求機(jī)械臂將物料準(zhǔn)確放置在指定位置時(shí),伺服電機(jī)依據(jù)上述原理精確控制機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)軌跡,確保物料每次都能放置到位,誤差極小。現(xiàn)代交流伺服驅(qū)動(dòng)器具備參數(shù)記憶、故障診斷等功能,部分還能自動(dòng)辨識(shí)電機(jī)參數(shù)。伺服系統(tǒng)
伺服系統(tǒng)的控制性能很大程度上取決于算法的優(yōu)劣,現(xiàn)代伺服驅(qū)動(dòng)器通常實(shí)現(xiàn)以下控制策略:PID控制:比例-積分-微分控制是基礎(chǔ)算法,通過調(diào)節(jié)三個(gè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)、高精度和無靜差控制。先進(jìn)的自整定算法可自動(dòng)優(yōu)化PID參數(shù)。前饋控制:在反饋控制基礎(chǔ)上加入指令的前饋補(bǔ)償,有效減小跟蹤誤差,特別適合輪廓控制應(yīng)用。自適應(yīng)控制:根據(jù)負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù),保持比較好性能。模型參考自適應(yīng)和自校正控制是常用方法。模糊控制:處理非線性、時(shí)變系統(tǒng),不依賴精確數(shù)學(xué)模型,適合復(fù)雜工況。諧振抑制:通過陷波濾波器或自適應(yīng)算法抑制機(jī)械系統(tǒng)的諧振峰值,提高穩(wěn)定性。合肥三菱伺服型號(hào)具備強(qiáng)大通信功能,可輕松接入各類工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò),在復(fù)雜自動(dòng)化系統(tǒng)集成中便捷又高效。
直流伺服電機(jī)是伺服電機(jī)家族中的重要一員,它具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。從結(jié)構(gòu)上看,直流伺服電機(jī)的定子一般是永磁體或者是通入直流電產(chǎn)生固定磁場(chǎng)的繞組,轉(zhuǎn)子則是由電樞繞組和換向器等構(gòu)成。當(dāng)給電樞繞組通入直流電時(shí),電流在磁場(chǎng)中受到安培力的作用,從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。直流伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)之一是其具有良好的調(diào)速性能。通過改變電樞電壓的大小,就可以很方便地實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速在較寬范圍內(nèi)的線性調(diào)節(jié),而且轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性較好,能夠在負(fù)載變化時(shí)依然保持相對(duì)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。例如,在早期的數(shù)控車床中,直流伺服電機(jī)常用于控制刀具的進(jìn)給速度,不管加工材料的硬度如何變化導(dǎo)致負(fù)載變動(dòng),電機(jī)都能按照設(shè)定的精確速度驅(qū)動(dòng)刀具移動(dòng),確保加工精度。另外,直流伺服電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大,能夠快速帶動(dòng)負(fù)載啟動(dòng),這使得它在一些需要瞬間較大轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用場(chǎng)景中表現(xiàn)出色,比如機(jī)器人的關(guān)節(jié)在快速改變動(dòng)作時(shí),直流伺服電機(jī)可以迅速響應(yīng),提供足夠的力量來驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。
伺服電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、編碼器以及外殼等幾大部分構(gòu)成。定子部分包含了繞組,當(dāng)通入三相交流電時(shí),會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),這是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)鍵磁場(chǎng)來源。轉(zhuǎn)子則根據(jù)不同的類型,有永磁式轉(zhuǎn)子,利用永磁體產(chǎn)生固定磁場(chǎng);還有感應(yīng)式轉(zhuǎn)子等,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了與定子磁場(chǎng)相互作用的方式。編碼器像是伺服電機(jī)的 “眼睛”,安裝在電機(jī)的后端,它能夠精確地測(cè)量轉(zhuǎn)子的位置、速度等參數(shù),并將這些數(shù)據(jù)反饋給驅(qū)動(dòng)器。外殼起到保護(hù)內(nèi)部部件的作用,同時(shí)確保電機(jī)良好的散熱性能和機(jī)械強(qiáng)度。例如在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中,伺服電機(jī)的這些結(jié)構(gòu)部件緊密配合,定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),編碼器實(shí)時(shí)監(jiān)控反饋,讓刀具可以精確地沿著設(shè)定的軌跡進(jìn)行切削加工,保證加工精度達(dá)到微米級(jí)別。這臺(tái)三菱伺服電機(jī),響應(yīng)速度極快,能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到目標(biāo)速度,高效又可靠。
在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域,伺服電機(jī)起著舉足輕重的作用。它主要應(yīng)用于機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)和主軸系統(tǒng)。在進(jìn)給系統(tǒng)中,伺服電機(jī)負(fù)責(zé)精確控制刀具相對(duì)于工件的位置移動(dòng),無論是直線坐標(biāo)軸(如 X、Y、Z 軸)還是旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸(如 A、B、C 軸),伺服電機(jī)都能按照加工程序給定的指令,以極高的精度驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)或刀具進(jìn)行位移,實(shí)現(xiàn)微米甚至納米級(jí)別的加工精度,比如加工精密模具時(shí),能準(zhǔn)確地雕刻出復(fù)雜的型腔。在主軸系統(tǒng)方面,伺服電機(jī)可以精確調(diào)節(jié)主軸的轉(zhuǎn)速,根據(jù)不同的加工工藝要求,快速且穩(wěn)定地切換轉(zhuǎn)速,確保在切削、鉆孔等操作時(shí),工件能獲得合適的切削速度,保證加工表面質(zhì)量。而且,通過多軸聯(lián)動(dòng)的伺服電機(jī)控制,數(shù)控機(jī)床還能加工出各種復(fù)雜的曲面形狀,滿足航空航天、汽車制造等制造業(yè)對(duì)精密零部件的加工需求。高精度編碼器賦予伺服系統(tǒng)反饋能力,使定位誤差控制在微米級(jí),滿足精密加工需求。浙江交流伺服有哪些
永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍寬、動(dòng)態(tài)特性好,轉(zhuǎn)矩控制簡(jiǎn)單且精度高,不過價(jià)格相對(duì)較高。伺服系統(tǒng)
分辨率:系統(tǒng)能夠識(shí)別和控制的小位置變化量,取決于編碼器的線數(shù)和電子細(xì)分能力。高精度伺服系統(tǒng)可達(dá)亞微米級(jí)位置控制。重復(fù)定位精度:電機(jī)多次到達(dá)同一指令位置時(shí)實(shí)際位置的比較大偏差,是衡量系統(tǒng)一致性的關(guān)鍵指標(biāo)。質(zhì)量伺服電機(jī)重復(fù)定位精度可達(dá)±1個(gè)脈沖以內(nèi)。響應(yīng)帶寬:系統(tǒng)能夠有效跟隨的指令信號(hào)比較高頻率,反映了動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。帶寬越大,系統(tǒng)對(duì)快速變化指令的跟蹤能力越強(qiáng)。剛性:系統(tǒng)抵抗外力干擾保持位置穩(wěn)定的能力,通常用剛度系數(shù)(N·m/rad)表示。高剛性系統(tǒng)在受到外力時(shí)產(chǎn)生的位移誤差小。伺服系統(tǒng)