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          伺服電機的工作原理是如何工作的?

          發表時間:2021-06-09 15:43【 閱讀量:-

          伺服電機

            伺服電機是如何工作的?伺服電機是一種機電設備,可以根據提供的電流和電壓產生扭矩和速度。伺服電機作為閉環系統的一部分工作,根據伺服控制器的指令提供扭矩和速度,并使用反饋裝置來閉環。反饋裝置向伺服控制器提供電流、速度或位置等信息,伺服控制器根據指令參數調整電機動作。


            伺服電機有多種類型、形狀和尺寸可供選擇。1859年,Joseph Facort首次使用伺服一詞,他實施了一種反饋機制來幫助用蒸汽操縱船舶以控制方向舵。伺服電機是伺服機構的一部分,由電機、反饋裝置和控制電子裝置三個關鍵部件組成。電機可以是交流或直流,有刷或無刷,旋轉或線性,以及任何尺寸。反饋裝置可以是電位計、霍爾效應裝置、轉速計、旋轉變壓器、編碼器、線性傳感器或任何其他合適的傳感器。完成伺服系統的是控制電子設備,它為電機供電并將反饋數據與指令參考進行比較,以驗證伺服電機是否按指令運行。


            伺服電機的應用有很多種,從用于業余愛好應用(例如模型飛機)的簡單直流電機到用于多軸加工中心的復雜運動控制器驅動的復雜無刷電機。


            常見的伺服機構的一個例子是車輛巡航控制,它由發動機(電機)、速度傳感器(反饋)和將車速與設定速度進行比較的電子設備組成。如果車輛減速,傳感器會將這些數據提供給電子設備,電子設備反過來會增加發動機中的氣體量,以將速度提高到所需的設定點——一個簡單的閉環系統。

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            一個簡單的工業伺服電機由一個永磁直流電機和一個集成的轉速計組成,它可以提供與速度成正比的輸出電壓。驅動電子設備根據轉速計反饋的電壓為電機提供必要的電壓和電流。在這個例子中,指令速度(表示為指令參考電壓)在驅動器中設置,然后驅動器中的電路比較轉速計反饋電壓并確定是否達到了所需的速度,稱為速度閉環。速度環監控指令速度和轉速計反饋,而驅動器調整電機的功率以維持所需的指令速度。


            在更復雜的伺服電機系統中,將調整多個嵌入式回路以獲得最佳性能,以提供精確的運動控制。該系統由使用精密反饋元件的電流、速度和位置環組成。每個循環向后續循環發送信號并監視適當的反饋元件以進行實時校正以匹配命令參數。

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            基本電路是電流或轉矩電路。電流與旋轉電機中的扭矩(或線性電機中的力)成正比,后者提供加速度或推力。電流傳感器是一種提供與流過電機的電流相關的反饋的裝置。傳感器將信號發送回控制電子設備——通常是與電機電流成比例的模擬或數字信號。從命令信號中減去該信號。當伺服電機處于指令電流時,將滿足循環,直到電流降至指令電流以下。然后循環將增加電流直到達到命令電流,并且循環將以亞秒更新速率繼續。


            速度環的工作原理相同,電壓與速度成正比。當速度低于指令速度時,速度環向電流環發送指令增加電流(從而增加電壓)。


            位置環接受來自PLC或運動控制器的命令,后者又提供速度命令,該命令被饋送到速度環,后者又命令所需的電流來加速、保持和減速電機以移動到命令位置。所有三個回路都以優化的同步方式工作,以提供對伺服機構的平滑和精確控制。

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