Como as pessoas com zero experiência veem sistemas de controle de servo e codificadores?

Como as pessoas com zero experiência veem sistemas de controle de servo e codificadores?
Time:2018-08-01
Servo Servo Inglês - o significado do grego "escravo". As pessoas querem usar o "mecanismo de servo" como uma ferramenta prática, sujeita aos requisitos do sinal de controle. Antes do sinal chegar, ele não se moverá; depois que o sinal chegar, ele se transformará imediatamente; quando o sinal desaparece, pode parar imediatamente. Por causa de seu desempenho "servo-escravo", é chamado - sistema de controle servo.
Servo definição:
(1) Sistema servo : Um sistema de controle automático que altera a saída de um objeto, como a posição, orientação, estado e momento de um objeto e pode acompanhar qualquer alteração no valor de entrada (ou um determinado valor).
(2) Em um sistema de controle automático, um sistema que pode responder a um sinal de controle com um certo grau de precisão é chamado de sistema seguidor, também chamado de sistema servo. Para garantir a precisão dessa resposta instantânea, geralmente há uma comparação de realimentação do sensor de posição, velocidade e torque, também conhecida como controle de malha fechada.
A principal tarefa do servo é amplificar, transformar e controlar a potência de acordo com os requisitos do comando de controle, de modo que o controle em malha fechada do torque, velocidade e posição da saída do dispositivo de acionamento seja muito flexível e conveniente .
Simplificando, a posição, tempo e força do sistema de movimento são "obedientes" o tempo todo, a que horas e em que posição, e quanta força é produzida nesta posição é chamada de controle servo.
Entre eles, se o sistema de movimento é acionado por um motor, então a posição do motor corresponde à entrada de corrente de trabalho pelo motor, que é o problema a ser resolvido pelo sistema de controle servo. Em que posição, quanto de tensão e corrente (incluindo fase) é entrada para o motor, este loop de posição chamada e controle de loop de corrente. A quantidade de mudança na posição ao longo do tempo é o loop de velocidade, e a mudança no loop de velocidade é aceleração e jerk. Da física sabemos que a aceleração corresponde à força (como a aceleração gravitacional G), e a força de saída do motor é acionada pela tensão de entrada (incluindo fase), então a partir da entrada do motor é a corrente = força, de o motor O feedback do sensor é aceleração = força. Através do feedback para o sensor no motor, as informações de posição e aceleração são obtidas e comparadas com a entrada de controle para formar um sistema de controle servo de malha fechada.
Um codificador rotativo é um sensor de posição rotativo que emite um sinal de pulso incremental (representando uma mudança na posição) ou um sinal de posição angular de um valor absoluto. A primeira derivada deste sinal para o tempo é a velocidade e a segunda derivada é a aceleração. Portanto, os codificadores rotativos são a melhor opção de sensor de feedback para sistemas servo.
O motor é o atuador de movimento mais comumente usado. O driver do motor possui controle de posição, velocidade e torque em malha fechada. É chamado de "servo motor". O servomotor comumente usado é um motor síncrono de imã permanente AC e, às vezes, o motor síncrono de imã permanente AC é chamado de servomotor.
Motor síncrono de imã permanente AC:
Ou seja, o rotor é feito de material magnético permanente, então após a rotação, conforme o campo magnético rotativo do estator do motor muda, o rotor também altera a velocidade da freqüência de resposta, e a velocidade do rotor = a força magnética do estator empurrando velocidade, por isso é chamado "síncrono". Motores síncronos de ímã permanente CA são equipados com encoders para suas necessidades acionadas por sincronismo. Esses codificadores não apenas fornecem sinais de posição angular (como sinais de pulso incremental ou sinais digitais absolutos), mas também fornecem mudanças de posição do rotor. Sinais de fase (como UVW ou sinais de um giro de seno e cosseno C, D), sinais de posição angular como realimentação de loop fechado de posição e velocidade e sinais de comutação de rotor para feedback de loop fechado da entrada de impulso de torque de loop de corrente do motor obter rotação síncrona do rotor. Portanto, o motor síncrono de ímã permanente CA obteve naturalmente a característica "servo" devido à adição direta do encoder, às informações de feedback da posição, velocidade e torque e ao controle de malha fechada.
Na verdade, não apenas os motores síncronos de ímã permanente AC podem ter características servo, motores assíncronos CA através de seus controladores (inversores) e feedback do sensor (como encoders), também podem ser comandados pelo controlador para obter posição, velocidade e até torque de saída O controle de malha fechada e a resposta de acompanhamento também podem alcançar as características do sistema "servo".
Se pode ser chamado de "servo" é se a sua resposta de acompanhamento e precisão de controle em termos de posição, velocidade e força de saída podem atender aos requisitos de uso, e não está em qual atuador de motor é usado.
Sob a premissa de desenvolver a tecnologia de conversão de freqüência, o controlador de servoconversor tem tecnologia de controle e operação de algoritmos mais precisos do que a conversão geral de freqüência no loop de corrente, loop de velocidade e loop de posição dentro da unidade. Também é mais poderoso que o inversor tradicional. Muitos, o ponto principal é fazer um controle de posição preciso. A velocidade e a posição são controladas pelos comandos enviados pelo controlador host (é claro, existem algumas conversões de freqüência - o controlador integra a unidade de controle ou define diretamente os parâmetros de posição e velocidade no inversor por meio de comunicação de barramento ou cartão PG Os algoritmos internos do inversor e cálculos mais rápidos e precisos e componentes eletrônicos de melhor desempenho o tornam superior ao conversor de freqüência.

O controlador de frequência variável e o motor formam um controle de loop aberto do controle de mudança de velocidade, e o motor de passo e o driver formam um controle de loop aberto de uma posição (passo) mudam se um sensor (por exemplo, um código é adicionado à variável Por conseguinte, um controlador de comando externo (como um CLP ou uma placa de controle integrada no acionador do motor) também pode obter um circuito fechado duplo de posição e velocidade e, ao mesmo tempo, garantir a resposta. da força de saída do motor e parar o posicionamento. Um sistema de controle "servo".

O sistema de servocontrole não é apenas um motor atuador de movimento, mas também um sistema de transmissão mecânica, como caixa de câmbio, parafuso de acionamento, engrenagem, etc. Esses sistemas de transmissão mecânica possuem erros de usinagem e montagem, além de mudanças de temperatura e vestem. Erros causados ​​por outros fatores ambientais no local, a fim de evitar a influência da precisão de controle causada por esses erros, os sensores são às vezes adicionados ao terminal de movimento como posição de feedback e informações de velocidade para o sistema de controle servo para corrigir o erro. Esse método de controle é chamado de controle "full loop fechado", como a adição de um codificador linear ou um codificador rotativo. Para garantir a precisão a longo prazo do controle de posição, é necessário adicionar um sensor de posição zero ou um codificador de valor absoluto de posição de terminal no sistema de execução de controle. O codificador de valor absoluto não precisa se preocupar devido à codificação exclusiva de cada posição mecânica no sensor. O sinal é afetado pela interferência externa e a informação de posição após a falha de energia é perdida.

Seja motor síncrono de ímã permanente CA (também conhecido como servo motor diretamente) ou atuadores mecânicos como motor de frequência variável e motor de passo, ele precisa ser corrigido pelo controlador, pelo sistema de transmissão mecânica e pelo sensor do terminal para formar um "Servo" completo Sistema de controle. A precisão de controle (precisão de posição e resposta de tempo de acompanhamento) do sistema servo é composta de motor atuador, acionador do motor, execução de transmissão mecânica, controlador total do sistema, etc., e os requisitos intrínsecos do motor síncrono e motor síncrono de ímã permanente aos seus requisitos de "sincronização". Projetado com a maior precisão de controle servo. No entanto, para garantir a precisão do controle e a confiabilidade do controle do terminal de execução de movimento, é necessário equilibrar a precisão do sistema de transmissão mecânica com a precisão e a confiabilidade do sensor de posição final (como o encoder absoluto).

Por exemplo, o controle de malha fechada do elevador do elevador, o encoder foi instalado no elevador do elevador (como o ERN1387 da HEIDENHAIN, Alemanha), fornecendo sinais A, B incrementais de seno e coseno, 2048 ciclos de pulso por semana, enquanto provendo um único sinal de seno e coseno C e D de um ciclo, os sinais seno e cosseno C e D de um único círculo são divididos por posição aproximada, que pode fornecer a informação de comutação do motor UVW; e os sinais seno e cosseno de 2048 ciclos por semana vão além. Subdividido para obter alterações de posição de alta resolução. Esta informação de mudança de posição de alta resolução é usada principalmente para cálculos de aceleração de curto prazo. Como o feedback de aceleração preciso é necessário quando a variável de tempo é pequena, é necessário comparar mais informações de mudança posicional, o que requer uma resolução muito alta do codificador e precisão posicional precisa, o que garante feedback de aceleração preciso para controlar a corrente de entrada do motor.
No entanto, devido ao erro mecânico no sistema mecânico do elevador, o elevador ainda precisa ser realimentado pelo sensor de nivelamento externo quando cada camada parar, para que o posicionamento preciso possa ser obtido, por exemplo, usando um fotoelétrico de nível plano. alternar ou diretamente usando um codificador multivoltas absoluto de camada plana. Para formar um sistema servo de circuito fechado com precisão de posição.
Na verdade, o encoder requerido pelo sistema servo pode ter dois (ou apenas um), um está na extremidade de alta velocidade do motor, para a realimentação de comutação e aceleração do motor, esse feedback entra no acionador do motor, o que determina a comutação da corrente de controle do motor. Com o tamanho (anel de torque), o outro é para o posicionamento preciso da extremidade de baixa velocidade do terminal de posição. Encoders no lado do motor requerem codificadores incrementais de alta resolução e alta resolução que são freqüentemente usados ​​para obter variações sutis na aceleração; enquanto codificadores em terminais de movimento exigem uma posição precisa e confiável, codificadores multivoltas comumente usados ​​(também útil como escala linear).
Se apenas um encoder for usado (por exemplo, apenas o encoder do motor), então é necessário contar com a alta precisão da peça de transmissão mecânica em posição, e a transmissão mecânica de alta precisão atual está quase nas mãos do japonês. e fabricantes alemães. Monopólio. Adicionar um sensor (encoder) ao terminal é uma maneira de evitar esse monopólio.
No sistema de controle do inversor, uma vez que o sinal de comutação do motor não é necessário, o encoder pode ser montado diretamente no terminal de movimento, também chamado de extremidade de baixa velocidade.
Temos dois conceitos, um é o sistema servo e o outro é o servomotor. Esses dois não são o mesmo conceito. O servomotor é um atuador especial. Seu design de acionamento motorizado é o controle de malha fechada da posição, velocidade e torque desde o início, mas o motor não faz parte do atuador, ele não representa todo o sistema servo.
O controle em malha fechada pode ser chamado de sistema servo? Não, mas a garantia de controle rápido e precisão na precisão do espaço (posição) e resposta temporal. No entanto, a precisão do acompanhamento "rápido" e posição é relativa, sempre haverá um certo desvio, que é também uma das características do servo. O servo real é eliminar a influência desse desvio no resultado do controle.
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