1、伺服驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)選型究競(jìng)有哪些問題要注意?交流伺服驅(qū)動(dòng)器問答伺服電機(jī)問答,交流伺服驅(qū)動(dòng)器問與答;別名,伺服驅(qū)動(dòng)器伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)器Serv o driv e Serv o motor 。伺服產(chǎn)品可靠性?伺服驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)價(jià)格=?還有性價(jià)比?相關(guān)產(chǎn)品?還有什么想要知道值得期待的呢,。下面內(nèi)容有些是原創(chuàng),也有些是摘錄。權(quán)當(dāng)是對(duì)業(yè)界同仁拋磚引玉。1.關(guān)于伺服的應(yīng)用。有很多方面,連一個(gè)小小的電磁調(diào)壓閥,也可以算上一個(gè)伺服系統(tǒng)。其他伺服應(yīng)用如火炮或雷達(dá),用作隨動(dòng),要求實(shí)時(shí)性好,動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,超調(diào)小,精度在其次。如果是機(jī)床,則經(jīng)常用作恒速,位置高精度,實(shí)時(shí)性要求不高。首先得確定你

2、應(yīng)用在什么場(chǎng)合。如果用在機(jī)床上,則控制部分硬件可以設(shè)計(jì)得相對(duì)簡(jiǎn)單一些,成本也相應(yīng)低些。如果用于軍工,則內(nèi)部固件設(shè)計(jì)時(shí)控制算法應(yīng)該更靈活,比如提供位置環(huán)濾波、速度環(huán)濾波、非線性、最優(yōu)化或智能化算法。當(dāng)然不需要在一個(gè)硬件部分上實(shí)現(xiàn)。可以面向?qū)ο笞龀蓭追N類型的產(chǎn)品。交流伺服在加工中心、自動(dòng)車床、電動(dòng)注塑機(jī)、機(jī)械手、印刷機(jī)、包裝機(jī)、彈簧機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、電火花加工機(jī)等等方面的設(shè)備有廣闊的應(yīng)用。2.關(guān)于步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)的性能有較大差別。步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置,它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中,步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn),交流伺服電機(jī)也

3、越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì),運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號(hào),但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異。如:1、制精度不同;2、低頻特性不同 3、矩頻特性不同 4、過載能力不同 5、運(yùn)行性能不同 6、速度響應(yīng)性能不同。交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以,在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。3.有關(guān)伺服零點(diǎn)開關(guān)的問題。找零的方法有很多種,可根據(jù)所要求的精度及實(shí)際要求來選擇。可以

4、伺服電機(jī)自身完成(有些品牌伺服電機(jī)有完整的回原點(diǎn)功能,也可通過上位機(jī)配合伺服完成,但回原點(diǎn)的原理基本上常見的有以下幾種。一、伺服電機(jī)尋找原點(diǎn)時(shí),當(dāng)碰到原點(diǎn)開關(guān)時(shí),馬上減速停止,以此點(diǎn)為原點(diǎn)。二、回原點(diǎn)時(shí)直接尋找編碼器的Z相信號(hào),當(dāng)有Z相信號(hào)時(shí),馬上減速停止。這種回原方法一般只應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)軸,且回原速度不高,精度也不高。4.同步帶的安裝對(duì)伺服定位也有很大影響嗎。這個(gè)情況,得知道伺服是不是調(diào)得很軟?常見伺服是用脈沖控制的,那么,位置環(huán)的比例增益,速度環(huán)比例增益、積分時(shí)間常數(shù)分別是多少?位置環(huán)比例增益:21rad/s速度環(huán)比例增益:105rad/s速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù):84ms5.關(guān)于伺服的三種控制方式

5、,一般伺服都有三種控制方式:速度控制方式,轉(zhuǎn)矩控制方式,位置控制方式。想知道的就是這三種控制方式具體根據(jù)什么來選擇的?速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來控制的。位置控制是通過發(fā)脈沖來控制的。具體采用什么控制方式要根據(jù)客戶的要求,滿足何種運(yùn)動(dòng)功能來選擇。如果您對(duì)電機(jī)的速度、位置都沒有要求,只要輸出一個(gè)恒轉(zhuǎn)矩,當(dāng)然是用轉(zhuǎn)矩模式。如果對(duì)位置和速度有一定的精度要求,而對(duì)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩不是很關(guān)心,用轉(zhuǎn)矩模式不太方便,用速度或位置模式比較好。如果上位控制器有比較好的閉環(huán)控制功能,用速度控制效果會(huì)好一點(diǎn)。如果本身要求不是很高,或者,基本沒有實(shí)時(shí)性的要求,用位置控制方式對(duì)上位控制器沒有很高的要求。就伺服驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)速

6、度來看,轉(zhuǎn)矩模式運(yùn)算量最小,驅(qū)動(dòng)器對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)最快;位置模式運(yùn)算量最大,驅(qū)動(dòng)器對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)最慢。對(duì)運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)態(tài)性能有比較高的要求時(shí),需要實(shí)時(shí)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整。那么如果控制器本身的運(yùn)算速度很慢(比如PLC,或低端運(yùn)動(dòng)控制器,就用位置方式控制。如果控制器運(yùn)算速度比較快,可以用速度方式,把位置環(huán)從驅(qū)動(dòng)器移到控制器上,減少驅(qū)動(dòng)器的工作量,提高效率(比如大部分中高端運(yùn)動(dòng)控制器;如果有更好的上位控制器,還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制,把速度環(huán)也從驅(qū)動(dòng)器上移開,這一般只是高端專用控制器才能這么干,而且,這時(shí)完全不需要使用伺服電機(jī)。換一種說法是:1、轉(zhuǎn)矩控制:轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來

7、設(shè)定電機(jī)軸對(duì)外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小,具體表現(xiàn)為例如10V 對(duì)應(yīng)5Nm的話,當(dāng)外部模擬量設(shè)定為5V時(shí)電機(jī)軸輸出為2.5Nm:如果電機(jī)軸負(fù)載低于2.5Nm時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn),外部負(fù)載等于2.5Nm時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn),大于2.5Nm時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)(通常在有重力負(fù)載情況下產(chǎn)生。可以通過即時(shí)的改變模擬量的設(shè)定來改變?cè)O(shè)定的力矩大小,也可通過通訊方式改變對(duì)應(yīng)的地址的數(shù)值來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用主要在對(duì)材質(zhì)的受力有嚴(yán)格要求的纏繞和放卷的裝置中,例如饒線裝置或拉光纖設(shè)備,轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時(shí)更改以確保材質(zhì)的受力不會(huì)隨著纏繞半徑的變化而改變。2、位置控制:位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小,通過脈沖的個(gè)數(shù)

8、來確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度,也有些伺服可以通過通訊方式直接對(duì)速度和位移進(jìn)行賦值。由于位置模式可以對(duì)速度和位置都有很嚴(yán)格的控制,所以一般應(yīng)用于定位裝置。應(yīng)用領(lǐng)域如數(shù)控機(jī)床、印刷機(jī)械等等。3、速度模式:通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制,在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時(shí)速度模式也可以進(jìn)行定位,但必須把電機(jī)的位置信號(hào)或直接負(fù)載的位置信號(hào)給上位反饋以做運(yùn)算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測(cè)位置信號(hào),此時(shí)的電機(jī)軸端的編碼器只檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速,位置信號(hào)就由直接的最終負(fù)載端的檢測(cè)裝置來提供了,這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動(dòng)過程中的誤差,增加了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。6.怎樣判斷伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器的故障區(qū)

9、別?看驅(qū)動(dòng)器上的錯(cuò)誤、報(bào)警號(hào),然后查手冊(cè)。如果連報(bào)警都沒有了,那自然就是驅(qū)動(dòng)器故障,當(dāng)然,還有可能是根本伺服就沒有故障,而是控制信號(hào)錯(cuò)誤導(dǎo)致伺服沒有動(dòng)作。除了看驅(qū)動(dòng)器上的錯(cuò)誤、報(bào)警號(hào),然后查手冊(cè)外,有時(shí)最直接判斷方法是更換,如X與Z軸伺服換(型號(hào)相同才可以。或修改參數(shù),如把X軸鎖住,不讓系統(tǒng)檢測(cè)X軸但應(yīng)注意:X軸與Z軸互換,即使型號(hào)相同,進(jìn)口設(shè)備也可能因?yàn)樨?fù)載不同、參數(shù)不同而產(chǎn)生問題。當(dāng)然,如果是國(guó)產(chǎn)設(shè)備,通常不會(huì)針對(duì)使用情況調(diào)整伺服參數(shù),一般不會(huì)有問題。但應(yīng)注意X軸與Z軸電機(jī)功率轉(zhuǎn)矩是否相同、電機(jī)絲桿是否直聯(lián)以及電子齒輪減速比方面事宜。7.關(guān)于交流伺服電機(jī)的幾個(gè)問題:問(A:交流同步伺服、交

10、流異步伺服的額定轉(zhuǎn)速與極數(shù)是否有關(guān)?n1=60f/2p?額定轉(zhuǎn)速以下輸出恒轉(zhuǎn)矩,額定轉(zhuǎn)速以上恒功率,那么額定轉(zhuǎn)速的界定是由電機(jī)本身的機(jī)械決定還是驅(qū)動(dòng)器來決定?有關(guān),同步轉(zhuǎn)速n1=60f/2p,異步機(jī)還有滑差s,n=(1-sn1,同步機(jī)n=n1,2p為極對(duì)數(shù)。控制中弱磁速度的界定是由驅(qū)動(dòng)器判斷的。額定轉(zhuǎn)速可以由幾個(gè)方面決定:同步伺服的反電勢(shì)高低、電機(jī)鐵心材料允許的驅(qū)動(dòng)電流交變頻率、額定轉(zhuǎn)矩下電機(jī)的最大功率、最高溫升等,最主要還是反電勢(shì);異步電機(jī)主要受材料允許的最高頻率以及極對(duì)數(shù)限制。額定轉(zhuǎn)速的界定由電機(jī)本身的機(jī)械和電器特性來決定。問(B:交、直流伺服的區(qū)分是否取決于驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)間的電流或電壓的形

11、式?但直流無刷伺服的電流方向也變化?是否可以理解為交流?交流伺服是否是以直流無刷伺服的原理為基礎(chǔ)演變的?答:交流伺服通常指以正弦波驅(qū)動(dòng)方式的伺服,無刷驅(qū)動(dòng)相當(dāng)于整流子數(shù)為6(7的有刷直流電機(jī)的控制精度,一般低速特性較差。商業(yè)上也有稱他為交流伺服,僅因?yàn)樗Φ袅穗娝?但特性恐怕比好的交流伺服、直流伺服有差距,10000倍的調(diào)速比無刷電機(jī)絕難達(dá)到。直流無刷馬達(dá)其實(shí)是自控式永磁同步馬達(dá)的一種,不過是矩形波供電,而通常說的永磁同步馬達(dá)是正弦波供電的。之所以說是“直流電機(jī)”,主要考慮到無刷馬達(dá)的控制器相當(dāng)于直流有刷馬達(dá)的電刷和換向器,實(shí)現(xiàn)“電子換向”,從直流母線側(cè)看相當(dāng)于直流電機(jī)。直流伺服用于直流電機(jī),

12、不是直流無刷電機(jī);直流無刷電機(jī)與交流伺服電機(jī)其實(shí)是一回事,就是交流同步電機(jī)(交流永磁同步伺服電機(jī)。問(C:電機(jī)的極對(duì)數(shù)?答:n1=60*f/2pp一般表示電機(jī)的極對(duì)數(shù)數(shù),2p是極數(shù)。1對(duì)極包括N極和S極,極數(shù)當(dāng)然是極對(duì)數(shù)的兩倍。同步電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)速=60*運(yùn)行頻率/極對(duì)數(shù);異步電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)速=60*運(yùn)行頻率*(1-滑差率/極對(duì)數(shù)8,如何正確選擇伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)?主要視具體應(yīng)用情況而定,簡(jiǎn)單地說要確定:負(fù)載的性質(zhì)(如水平還是垂直負(fù)載等,轉(zhuǎn)矩、慣量、轉(zhuǎn)速、精度、加減速等要求,上位控制要求(如對(duì)端口界面和通訊方面的要求,主要控制方式是位置、轉(zhuǎn)矩還是速度方式。供電電源是直流還是交流電源,亦或電池供電,電壓

13、范圍。據(jù)此以確定電機(jī)和配用驅(qū)動(dòng)器或控制器的型號(hào)。9,選擇步進(jìn)電機(jī)還是伺服電機(jī)系統(tǒng)?其實(shí),選擇什么樣的電機(jī)應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用情況而定,各有其特點(diǎn)。請(qǐng)見下表,自然明白。步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)伺服電機(jī)系統(tǒng)力矩范圍中小力矩(一般在20Nm以下小、中、大,全范圍速度范圍低(一般在2000RPM以下,大力矩電機(jī)小于1000RPM高(可達(dá)5000RPM,直流伺服電機(jī)更可達(dá)12萬轉(zhuǎn)/分控制方式主要是位置控制多樣化智能化的控制方式,位置/轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩方式平滑性低速時(shí)有振動(dòng)(但用細(xì)分型驅(qū)動(dòng)器則可明顯改善好,運(yùn)行平滑精度一般較低,細(xì)分型驅(qū)動(dòng)時(shí)較高高(具體要看反饋裝置的分辨率矩頻特性高速時(shí),力矩下降快力矩特性好,特性較硬過載特性過載

14、時(shí)會(huì)失步可310倍過載(短時(shí)反饋方式大多數(shù)為開環(huán)控制,也可接編碼器,防止失步閉環(huán)方式,編碼器反饋編碼器類型- 光電型旋轉(zhuǎn)編碼器(增量型/絕對(duì)值型,旋轉(zhuǎn)變壓器型響應(yīng)速度一般快耐振動(dòng)好一般(旋轉(zhuǎn)變壓器型可耐振動(dòng)溫升運(yùn)行溫度高一般維護(hù)性基本可以免維護(hù)較好價(jià)格低較高10,何時(shí)選用直流伺服系統(tǒng),它和交流伺服有何區(qū)別?直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,控制容易,需要維護(hù),但維護(hù)方便(換碳刷,產(chǎn)生電磁干擾,對(duì)環(huán)境有要求。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。無刷電機(jī)體積小,重量輕,出力大,響應(yīng)快,速度高,慣量小,轉(zhuǎn)動(dòng)平滑,力矩穩(wěn)定。控制復(fù)雜,容易實(shí)現(xiàn)智

15、能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù),效率很高,運(yùn)行溫度低,電磁輻射很小,長(zhǎng)壽命,可用于各種環(huán)境。交流伺服電機(jī)也是無刷電機(jī),分為同步和異步電機(jī),目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同步電機(jī),它的功率范圍大。目前技術(shù)已有廠家可以做到很大的功率。11,使用電機(jī)時(shí)要注意的問題?上電運(yùn)行前要作如下檢查:1電源電壓是否合適(過壓很可能造成驅(qū)動(dòng)模塊的損壞;對(duì)于直流輸入的+/-極性一定不能接錯(cuò),驅(qū)動(dòng)控制器上的電機(jī)型號(hào)或電流設(shè)定值是否合適(開始時(shí)不要太大;2控制信號(hào)線接牢靠,工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)最好要考慮屏蔽問題(如采用雙絞線;3不要開始時(shí)就把需要接的線全接上,只連成最基本的系統(tǒng),運(yùn)行良好后,再逐步連接。4一

16、定要搞清楚接地方法,還是采用浮空不接。5開始運(yùn)行的半小時(shí)內(nèi)要密切觀察電機(jī)的狀態(tài),如運(yùn)動(dòng)是否正常,聲音和溫升情況,發(fā)現(xiàn)問題立即停機(jī)調(diào)整。12,步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí),有時(shí)動(dòng)一下就不動(dòng)了或原地來回動(dòng),運(yùn)行時(shí)有時(shí)還會(huì)失步,是什么問題?一般要考慮以下方面作檢查:1電機(jī)力矩是否足夠大,能否帶動(dòng)負(fù)載,因此我們一般推薦用戶選型時(shí)要選用力矩比實(shí)際需要大50%100%的電機(jī),因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)不能過負(fù)載運(yùn)行,哪怕是瞬間,都會(huì)造成失步,嚴(yán)重時(shí)停轉(zhuǎn)或不規(guī)則原地反復(fù)動(dòng)。2上位控制器來的輸入走步脈沖的電流是否夠大(一般要>10mA,以使光耦穩(wěn)定導(dǎo)通,輸入的頻率是否過高,導(dǎo)致接收不到,如果上位控制器的輸出電路是C MOS電路

17、,則也要選用C MOS輸入型的驅(qū)動(dòng)器。3啟動(dòng)頻率是否太高,在啟動(dòng)程序上是否設(shè)置了加速過程,最好從電機(jī)規(guī)定的啟動(dòng)頻率內(nèi)開始加速到設(shè)定頻率,哪怕加速時(shí)間很短,否則可能就不穩(wěn)定,甚至處于惰態(tài)。4電機(jī)未固定好時(shí),有時(shí)會(huì)出現(xiàn)此狀況,則屬于正常。因?yàn)?實(shí)際上此時(shí)造成了電機(jī)的強(qiáng)烈共振而導(dǎo)致進(jìn)入失步狀態(tài)。電機(jī)必須固定好。5對(duì)于5相電機(jī)來說,相位接錯(cuò),電機(jī)也不能工作。13,我想通過通訊方式直接控制伺服電機(jī),可以嗎?可以的,也比較方便,只是速度問題,用于對(duì)響應(yīng)速度要求不太高的應(yīng)用。如果要求快速的響應(yīng)控制參數(shù),最好用伺服運(yùn)動(dòng)控制卡,一般它上面有DSP和高速度的邏輯處理電路,以實(shí)現(xiàn)高速高精度的運(yùn)動(dòng)控制。如S加速、多軸

18、插補(bǔ)等。地，或者浮空。要確保屏蔽層在同一個(gè)點(diǎn)接地使得地電流不會(huì)流過屏蔽層。 21， 減速器為什么不能和電機(jī)正好相配在標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩點(diǎn)? 如果考慮到電機(jī)產(chǎn)生的經(jīng)過減速器的最大連續(xù)轉(zhuǎn)矩，許多減速比會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過減速器的轉(zhuǎn)矩等級(jí)。 如果我們要設(shè)計(jì)每個(gè)減速器來匹配滿 轉(zhuǎn)矩，減速器的內(nèi)部齒輪會(huì)有太多組合(體積較大、材料多。 這樣會(huì)使得產(chǎn)品價(jià)格高，且違反了產(chǎn)品的“高性能、小體積”原則。 考慮到交流伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部在位置指令模式下，還有電子齒輪（電子齒輪比 G：推薦范圍 1/50G50），可以很方便地和各種脈沖源相 匹配，以達(dá)到用戶理想的控制分辯率（即角度/脈沖）。 通過和機(jī)械減速器配合，既可實(shí)現(xiàn)精確定位，又可滿足超大轉(zhuǎn)矩連續(xù)輸出。 22，如何選擇使用行星減速器還是正齒輪減速器? 行星減速器一般用于在有限的空間里