"Servo" Inglês servo - o significado do grego "escravo". As pessoas querem usar o "mecanismo servo" como uma ferramenta doméstica acessível, sujeita aos requisitos do sinal de controle. Antes que o sinal chegue, ele não se moverá; depois que o sinal chegar, ele girará imediatamente; quando o sinal desaparece, pode parar imediatamente. Devido ao seu desempenho "servo-escravo", ele é chamado de - sistema de controle servo.
Definição servo:
(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 na quantidade de entrada (ou em 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 feedback do sensor de posição, velocidade e torque, também conhecido 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, para que o controle em circuito fechado do torque, velocidade e posição da saída do dispositivo de acionamento seja muito flexível e conveniente .
Simplificando, a posição, o tempo e a força do sistema de movimento são "obedientes" o tempo todo, em que momento e em que posição, e quanta força é emitida nessa posição, chamada de servocontrole.
Entre eles, se o sistema de movimento é acionado por um motor, a posição do motor corresponde à corrente de trabalho de entrada do motor, que é o problema a ser resolvido pelo sistema de servocontrole. Em que posição, quanta tensão e corrente (incluindo fase) é inserida no motor, este loop de posição chamada e controle de loop de corrente. A quantidade de mudança de posição ao longo do tempo é o loop de velocidade, e a mudança no loop de velocidade é aceleração e solavanco. Pela 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 a fase); então, a partir da entrada do motor, é o circuito atual = força, de o motor O feedback do sensor é aceleração = força. Através do feedback ao sensor no motor, as informações de posição e aceleração são obtidas e comparadas com a entrada de controle para formar um sistema de servocontrole de malha fechada.
Um codificador rotativo é um sensor de posição rotativo que emite um sinal de pulso incremental (representando uma mudança de posição) ou um sinal de posição angular de um valor absoluto. A primeira derivada desse 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 usado. O acionador do motor possui controle de malha fechada de posição, velocidade e torque. É chamado de "servo motor". O servo motor comumente usado é um motor síncrono de ímã permanente CA e, às vezes, o motor síncrono de ímã permanente CA é chamado de servo motor.
Motor síncrono de ímã permanente CA:
Ou seja, o rotor é feito de material magnético permanente; portanto, após a rotação, à medida que o campo magnético rotativo do estator do motor muda, o rotor também altera a velocidade da frequência de resposta e a velocidade do rotor = a força magnética do estator empurrando velocidade, por isso é chamado de "síncrona". Os motores síncronos de ímã permanente CA são equipados com codificadores para seus requisitos acionados por sincronismo. Esses codificadores não apenas fornecem sinais de posição angular (como sinais de pulso incrementais ou sinais digitais absolutos), mas também fornecem alterações na posição do rotor. Sinais de fase (como sinais UVW ou senoidal única e cosseno C, D), sinais de posição angular como feedback de posição e velocidade em loop fechado e sinais de comutação do rotor para feedback em loop fechado da entrada de impulso de torque de loop de corrente do motor para obter rotação síncrona do rotor. Portanto, o motor síncrono de ímã permanente CA obteve a característica "servo" naturalmente devido à adição direta do encoder, às informações de feedback da posição, velocidade e torque e controle de malha fechada.
De fato, não apenas os motores síncronos de ímã permanente CA podem ter características servo, motores assíncronos CA através de seus controladores (inversores) e feedback do sensor (como codificadores), 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 atingir as características do sistema "servo".
Se pode ser chamado de "servo", é se a resposta de acompanhamento e a precisão do controle em termos de posição, velocidade e força de saída podem atender aos requisitos de uso e não se encontra no atuador do motor usado.
Sob a premissa de desenvolver a tecnologia de conversão de frequência, o controlador do servoconversor possui uma tecnologia de controle e operação de algoritmo mais precisas do que a conversão geral de frequência no loop de corrente, loop de velocidade e loop de posição dentro do inversor. Também é mais poderoso que o inversor tradicional. Muitos, o ponto principal é fazer um controle preciso da posição. A velocidade e a posição são controladas pelos comandos enviados pelo controlador host (é claro, existem algumas conversões de frequência - o controlador integra a unidade de controle ou define diretamente os parâmetros de posição e velocidade no inversor por meio de comunicação via barramento ou cartão PG ) Os algoritmos internos do inversor, os cálculos mais rápidos e precisos e a eletrônica de melhor desempenho tornam-no superior ao conversor de frequência.
O controlador de frequência variável e o motor formam um controle de malha aberta do controle de mudança de velocidade, e o motor de passo e o motorista formam um controle de malha aberta de uma posição (etapa) alterada se um sensor (por exemplo, um código for adicionado à variável sistema de motor de frequência ou sistema de motor de passo) Portanto, um controlador de comando externo (como um CLP ou um cartão de controle integrado no acionador do motor) também pode obter um loop 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 de atuador de movimento, mas também um sistema de transmissão mecânica, como uma caixa de engrenagens, um parafuso de pressão, um redutor etc. Esses sistemas de transmissão mecânica apresentam erros de usinagem e montagem, além de alterações de temperatura e vestir. Erros causados por outros fatores ambientais no local, a fim de evitar a influência da precisão do controle causada por esses erros, às vezes os sensores são adicionados ao terminal de movimento como posição de feedback e informações de velocidade ao sistema de servocontrole para corrigir o erro. Esse método de controle é chamado de controle de "circuito fechado completo", como a adição de um codificador linear ou rotativo. Para garantir a precisão de longo prazo do controle de posição, é necessário adicionar um sensor de posição zero ou um codificador de valor absoluto da posição 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 por interferência externa e as informações de posição após perda de energia são perdidas.
Seja um motor síncrono com 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, sistema de transmissão mecânico e sensor de terminal para formar um "servo" completo Sistema de controle. A precisão do controle (precisão da posição e resposta do tempo de acompanhamento) do sistema servo é composta por motor do atuador, acionador do motor, execução da transmissão mecânica, controlador total do sistema, etc., e os requisitos intrínsecos do motor síncrono e do motorista com ímã permanente CA devido aos seus requisitos de "sincronização". Projetado com a mais alta 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 codificador absoluto).
Por exemplo, o controle em circuito fechado do elevador do carro do elevador, o codificador foi instalado no host de elevação do elevador (como o ERN1387 de HEIDENHAIN, Alemanha), fornecendo sinais A, B seno e cosseno incrementais, ciclos de pulso de 2048 por semana, enquanto fornece um único sinal de seno e cosseno C e D de um ciclo, os sinais de seno e cosseno C e D de um único círculo são divididos por posição aproximada, o que pode fornecer as informações de comutação do UVW do motor; e os sinais seno e cosseno de 2048 ciclos por semana vão além. Subdividido para obter alterações de posição de alta resolução. Essas informações de mudança de posição de alta resolução são usadas principalmente para cálculos de aceleração de curto prazo. Como o feedback preciso da aceleração é necessário quando a variável de tempo é pequena, é necessário comparar mais informações de alteração posicional, o que requer uma resolução muito alta do codificador e a precisão posicional exata, o que garante o feedback preciso da aceleração 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 um posicionamento preciso possa ser obtido, por exemplo, usando uma fotoelétrica de nível plano ou diretamente usando um codificador multi-turn absoluto de camada plana. Para formar um sistema servo de loop fechado com posição precisa.
De fato, o codificador exigido pelo sistema servo pode ter dois (ou apenas um), um está na extremidade de alta velocidade do motor; para o feedback 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. Os codificadores no lado do motor requerem codificadores incrementais de alta resolução e alta resolução são frequentemente usados para obter variações finas na aceleração; enquanto os codificadores em terminais de movimento exigem uma posição precisa e confiável, codificadores de várias voltas geralmente usados (também útil como uma escala linear).
Se apenas um codificador for usado (por exemplo, apenas o codificador final do motor), será necessário contar com a alta precisão da parte da transmissão mecânica na posição, e a transmissão mecânica de alta precisão atual está quase nas mãos dos japoneses e fabricantes alemães. Monopólio. A adição de um sensor (codificador) ao terminal é uma maneira de evitar esse monopólio.
No sistema de controle do inversor, como o sinal de comutação do motor não é necessário, o codificador 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 servo motor. Esses dois não são o mesmo conceito. O servo motor é um atuador especial. Seu projeto de acionamento do motor é o controle em malha fechada da posição, velocidade e torque desde o início, mas o motor não faz parte do atuador, não representa todo o sistema servo.
O controle de malha fechada pode ser chamado de sistema servo? Não, mas a garantia de controle rápido e precisão na precisão do espaço (posição) e resposta do tempo. No entanto, a precisão do acompanhamento "rápido" e a posição são relativas, sempre haverá um certo desvio, que também é uma das características do servo. O verdadeiro servo é eliminar a influência desse desvio no resultado do controle.
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