Il existe trois modes de contrôle du servomoteur : contrôle par impulsions, analogique et communication. Comment choisir le mode de contrôle du servomoteur dans différents scénarios d'application ?
1. Mode de contrôle des impulsions du servomoteur
Dans certains petits équipements autonomes, l'utilisation de la commande par impulsions pour obtenir le positionnement du moteur devrait être l'application la plus courante, ce mode de commande est simple, facile à comprendre. Idée de commande de base : l'impulsion totale détermine la cylindrée du moteur, la fréquence d'impulsion détermine la vitesse du moteur. L'impulsion est sélectionnée pour réaliser la commande du servomoteur. Ouvrez le manuel d'utilisation du servomoteur, il y aura un tableau comme suit :
Les deux sont contrôlés par impulsion, mais la mise en œuvre est différente :
Tout d'abord, le conducteur reçoit deux impulsions à grande vitesse (A, B) et détermine le sens de rotation du moteur grâce à la différence de phase entre les deux impulsions. Dans la figure ci-dessus, si B est 90 degrés plus rapide que la phase A, il est positif. Si B est 90 degrés plus lent que A, il est inversé. En fonctionnement, les deux impulsions de phase de cette commande sont alternées, on appelle donc aussi ce mode de commande commande différentielle. Il a la caractéristique de différence, qui montre également que ce mode de contrôle, l'impulsion de contrôle a une capacité anti-interférence plus élevée, dans certains scénarios d'application avec de fortes interférences, ce mode est préféré. Mais de cette manière, un arbre de moteur doit occuper deux ports d'impulsions à grande vitesse, ce qui est gênant pour la situation tendue du port d'impulsions à grande vitesse.
Deuxièmement, le conducteur reçoit toujours deux impulsions à grande vitesse, mais les deux impulsions à grande vitesse n'existent pas en même temps. Lorsqu'une impulsion est à l'état de sortie, l'autre doit être à l'état invalide. Lors du choix de ce mode de contrôle, il est important de s'assurer qu'une seule impulsion est émise à la fois. Deux impulsions, une sortie pour le sens positif, l'autre pour le sens négatif. Comme dans le cas ci-dessus, ce mode est également un arbre moteur qui doit occuper deux ports d'impulsions à grande vitesse.
Troisièmement, un seul signal d'impulsion doit être donné au conducteur, et le fonctionnement positif et négatif du moteur est déterminé par le signal IO dans une direction. Ce mode de contrôle est plus simple et occupe le moins de ressources du port d'impulsion à grande vitesse. Dans un petit système typique, ceci est préférable.
2. Mode de contrôle de simulation de servomoteur
Dans le scénario d'application qui doit utiliser un servomoteur pour réaliser le contrôle de la vitesse, nous pouvons choisir la quantité analogique pour réaliser le contrôle de la vitesse du moteur, la valeur de la quantité analogique détermine la vitesse de fonctionnement du moteur. La grandeur analogique peut être sélectionnée de deux manières, courant ou tension. Mode tension, il suffit d'ajouter une certaine quantité de tension à l'extrémité du signal de commande. La mise en œuvre est simple, dans certains scénarios utilisant un potentiomètre pour réaliser le contrôle. Cependant, lorsque la tension est utilisée comme signal de commande, il est facile d'interférer avec la tension dans l'environnement complexe, ce qui entraîne une commande instable. Mode courant : Le module de sortie courant correspondant est nécessaire. Mais le signal actuel a une forte capacité anti-brouillage et peut être utilisé dans des scènes complexes.
3. Mode de contrôle de la communication du servomoteur
CAN, EtherCAT, Modbus et Profibus sont des moyens courants de réaliser le contrôle d'un servomoteur au moyen de la communication. Contrôler le moteur au moyen de la communication est la méthode de contrôle préférée dans certains scénarios d'application système complexes et de grande taille. En utilisant le mode de communication, la taille du système, le nombre d'arbres du moteur sont faciles à couper, pas de câblage de commande complexe. Le système construit est extrêmement flexible.
Le contrôle de la vitesse et le contrôle du couple du servomoteur sont contrôlés par une quantité analogique. Le contrôle de position est contrôlé par l'envoi d'impulsions. Le mode de contrôle spécifique doit être sélectionné en fonction des exigences des clients et répondre à la fonction de mouvement. Si vous n'avez aucune exigence sur la vitesse et la position du moteur, tant que la sortie d'un couple constant, bien sûr, est le mode couple.
Si la position et la vitesse ont certaines exigences de précision et que le couple en temps réel n'est pas très concerné, le mode couple n'est pas très pratique, le mode vitesse ou position est meilleur. Si le contrôleur supérieur a une bonne fonction de contrôle en boucle fermée, l'effet du contrôle de la vitesse sera meilleur. Si les exigences ne sont pas très élevées, ou s'il n'y a pas d'exigence en temps réel, le mode de contrôle de position n'a pas d'exigences élevées sur le contrôleur supérieur.
En termes de vitesse de réponse du servodriver, le mode couple nécessite le moins de calculs et le driver répond le plus rapidement au signal de commande. Le mode de position a le plus de calculs et la réponse du conducteur au signal de commande est la plus lente.
Il est nécessaire de régler le moteur en temps réel lorsque les performances dynamiques en mouvement sont requises. Donc, si le contrôleur lui-même est lent (tel qu'un API ou un contrôleur de mouvement bas de gamme), utilisez le contrôle de position. Si le contrôleur a une vitesse de calcul rapide, l'anneau de position peut être déplacé du conducteur au contrôleur de manière rapide pour réduire la charge de travail du conducteur et améliorer l'efficacité (comme la plupart des contrôleurs de mouvement moyens et haut de gamme) ; Si vous avez un meilleur contrôleur supérieur, vous pouvez également utiliser le contrôle de couple, la boucle de vitesse est également supprimée du variateur, c'est généralement seul le contrôleur dédié haut de gamme peut le faire, et, à ce moment, n'a pas besoin d'utiliser un servomoteur.
D'une manière générale, le contrôle du pilote n'est pas bon, chaque fabricant dit qu'il fait de son mieux, mais il existe maintenant un moyen de comparaison plus intuitif appelé bande passante de réponse. Lors du contrôle du couple ou du contrôle de la vitesse, un signal d'onde carrée est envoyé au générateur d'impulsions pour faire tourner et inverser le moteur en continu et ajuster constamment la fréquence. Ce qui est affiché sur l'oscilloscope est un signal de fréquence de balayage. Lorsque le sommet de l'enveloppe atteint 70,7 % de la valeur la plus élevée, cela indique que le pas est décalé. La boucle de courant moyen peut fonctionner à plus de 1000Hz, tandis que la boucle de vitesse ne peut fonctionner qu'à des dizaines de Hertz.
Pour le dire de manière plus technique :
1. Contrôle du couple du servomoteur
Le mode de contrôle de couple consiste à régler le couple de sortie de l'arbre du moteur via l'entrée de l'affectation d'adresse analogique ou directe externe. Les performances spécifiques sont les suivantes : par exemple, si 10 V correspond à 5 Nm, lorsque l'analogique externe est réglé sur 5 V, la sortie de l'arbre du moteur est
2,5 Nm : Si la charge de l'arbre du moteur est inférieure à 2,5 Nm, le moteur deviendra positif ; si la charge externe est égale à 2,5 Nm, le moteur ne tournera pas ; si le moteur est supérieur à 2,5 Nm, le moteur s'inversera (généralement généré lorsqu'il y a une charge de gravité). Le couple peut être modifié en modifiant immédiatement le réglage de la quantité analogique, et la valeur d'adresse correspondante peut également être modifiée au moyen de la communication.
Il est principalement utilisé dans les dispositifs d'enroulement et de déroulement qui ont des exigences strictes sur la force du matériau, tels que les dispositifs à fil ou les équipements de tirage de fibres. Le réglage du couple doit être modifié à tout moment en fonction du changement de rayon d'enroulement pour garantir que la force du matériau ne changera pas avec le changement de rayon d'enroulement.
2. Contrôle de position du servomoteur :
Le mode de contrôle est généralement via la fréquence d'impulsion d'entrée externe pour déterminer la taille de la vitesse de rotation, via le nombre d'impulsions pour déterminer l'angle de rotation, certains servo peuvent également être directement via le mode de communication de l'affectation de vitesse et de déplacement. Parce que le mode position peut avoir un contrôle très strict de la vitesse et de la position, il est donc généralement utilisé dans les dispositifs de positionnement. Applications telles que les machines-outils CNC, les machines d'impression, etc.
3. Mode vitesse du servomoteur :
L'entrée analogique ou la fréquence d'impulsion peuvent être contrôlées pour la vitesse de rotation, dans le dispositif de contrôle supérieur de la boucle externe, le mode de vitesse de contrôle PID peut également être positionné, mais le signal de position du moteur ou le signal de position de charge directe doivent être transmis au retour supérieur pour le calcul. Le mode de position prend également en charge la bague extérieure à charge directe pour détecter le signal de position. Dans ce cas, le codeur en bout d'arbre moteur ne détecte que la vitesse du moteur, et le signal de position est fourni par le dispositif de détection directe en bout de charge finale. L'avantage de ce mode est que l'erreur dans le processus de transmission intermédiaire peut être réduite et la précision de positionnement de l'ensemble du système peut être augmentée.
4. Parlez de 3 sonneries
Le servo est généralement contrôlé par trois anneaux, et les soi-disant trois anneaux sont trois systèmes de régulation PID à rétroaction négative en boucle fermée. L'anneau PID le plus interne est l'anneau de courant, qui est entièrement réalisé à l'intérieur du servodriver. Le dispositif Hall détecte le courant de sortie de chaque phase du pilote vers le moteur et donne une rétroaction négative au réglage du courant pour la régulation PID, de manière à obtenir le courant de sortie aussi proche que possible du courant réglé. L'anneau de courant sert à contrôler le couple du moteur, de sorte que le fonctionnement du pilote en mode couple est minimal.
La réponse dynamique est la plus rapide.
Le deuxième anneau est l'anneau de vitesse, qui est ajusté par rétroaction négative PID à travers le signal de l'encodeur moteur détecté. La sortie PID dans l'anneau est directement le réglage de l'anneau de courant, de sorte que le contrôle de l'anneau de vitesse comprend l'anneau de vitesse et l'anneau de courant, en d'autres termes, tout mode doit utiliser l'anneau de courant, l'anneau de courant est la racine du contrôle . Parallèlement au contrôle de la vitesse et de la position, le contrôle du courant (couple) est également effectué dans le système pour obtenir le contrôle correspondant de la vitesse et de la position.
Le troisième anneau est l'anneau de position, qui est l'anneau le plus à l'extérieur et peut être construit entre le pilote et l'encodeur du moteur ou entre le contrôleur externe et l'encodeur du moteur ou la charge finale selon la situation. Étant donné que la sortie interne de l'anneau de contrôle de position est le réglage de l'anneau de vitesse, le système effectue le fonctionnement des trois anneaux en mode de contrôle de position, et à ce moment, le système a la plus grande quantité de calcul et la vitesse de réponse dynamique la plus lente .