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MOOG伺服驅(qū)動(dòng)器的作用主要有哪些?
2023-11-29 閱讀(94)
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MOOG伺服驅(qū)動(dòng)器的作用主要有哪些?
MOOG伺服驅(qū)動(dòng)是一種運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備，可以將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制。它廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體設(shè)備等領(lǐng)域。伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)控制電機(jī)的速度、位移、加速度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的精準(zhǔn)位置控制，能夠高效、穩(wěn)定地完成各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的任務(wù)，得到了廣泛的應(yīng)用。
1、MOOG伺服驅(qū)動(dòng)是什么？
MOOG伺服驅(qū)動(dòng)是一種電動(dòng)機(jī)控制器，可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、位置、加速度等各種參數(shù)。伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)之間通過(guò)信號(hào)連接，驅(qū)動(dòng)器控制著電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的精確控制。它一般由數(shù)字信號(hào)處理器和功率放大器組成，具有高精度、高效率、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
MOOG伺服驅(qū)動(dòng)一般分為兩種類型：伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和伺服閥驅(qū)動(dòng)器。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用于控制永磁同步電機(jī)、交流電機(jī)、直流電機(jī)等馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)位置、速度和力控制；伺服閥驅(qū)動(dòng)器主要是用來(lái)控制機(jī)械臂、升降臺(tái)、夾爪等的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)壓力、流量等控制。
2、MOOG伺服驅(qū)動(dòng)的作用主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的高精度控制，驅(qū)動(dòng)電機(jī)按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)。具體來(lái)說(shuō)，伺服驅(qū)動(dòng)器的作用包括以下幾個(gè)方面：
?。?）位置控制：伺服驅(qū)動(dòng)器可以控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度或直線位移，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)位置的控制，可以讓電機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的位置參數(shù)移動(dòng)到位置，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的任務(wù)。
?。?）速度控制：伺服驅(qū)動(dòng)器可以通過(guò)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度的控制，可以讓運(yùn)動(dòng)物體按照預(yù)定速度運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的速度控制。
?。?）力控制：伺服驅(qū)動(dòng)可以通過(guò)控制電機(jī)的扭矩或力矩實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體施加力的控制，可以讓機(jī)器人、夾爪等按照預(yù)定的力控制參數(shù)運(yùn)動(dòng)，完成精細(xì)的動(dòng)作。
?。?）穩(wěn)定性控制：伺服驅(qū)動(dòng)器具有高精度、高效率、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，可以保證運(yùn)動(dòng)物體在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，提高了自動(dòng)化生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
綜上所述，伺服驅(qū)動(dòng)器在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中具有重要的作用，可以實(shí)現(xiàn)高精度、高效率、穩(wěn)定性好的運(yùn)動(dòng)控制。
一、MOOG伺服驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)典型閉環(huán)反饋系統(tǒng)
MOOG伺服驅(qū)動(dòng)器由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其終端（輸出端）帶動(dòng)一個(gè)線性的比例電位器作位置檢測(cè)，該電位器把轉(zhuǎn)角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為一比例電壓反饋給控制線路板，控制線路板將其與輸入的控制脈沖信號(hào)比較，產(chǎn)生糾正脈沖，并驅(qū)動(dòng)電機(jī)正向或反向地轉(zhuǎn)動(dòng)，使齒輪組的輸出位置與期望值相符，令糾正脈沖趨于為0，從而達(dá)到使伺服電機(jī)定位的目的。
MOOG伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（分辨率）。
1、 直流伺服電機(jī)：
輸入或輸出為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。它的模擬調(diào)速系統(tǒng)一般是由2個(gè)閉環(huán)構(gòu)成的，既速度閉環(huán)和電流閉環(huán)，為使二者能夠相互協(xié)調(diào)、發(fā)揮作用，在系統(tǒng)中設(shè)置了2個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流。2個(gè)反饋閉環(huán)在結(jié)構(gòu)上采用一環(huán)套一環(huán)的嵌套結(jié)構(gòu)，這就是所謂的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，它具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛地應(yīng)用。
直流伺服電機(jī)可應(yīng)用在火花機(jī)，機(jī)器手，的機(jī)器等，同時(shí)可加配減速箱，令機(jī)器設(shè)備帶來(lái)可靠的準(zhǔn)確性及高扭力。
2、MOOG伺服驅(qū)動(dòng)器輸入或輸出為交流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。 交流伺服電機(jī)分為同步和異步電機(jī)。
同步電機(jī)的主要運(yùn)行方式有三種，即作為發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和補(bǔ)償機(jī)運(yùn)行。作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)zui主要的運(yùn)行方式，作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)的另一種重要的運(yùn)行方式。同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，在不要求調(diào)速的場(chǎng)合，應(yīng)用大型同步電動(dòng)機(jī)可以提高運(yùn)行效率。
異步電機(jī)負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之比不是恒定關(guān)系。異步電機(jī)有較高的運(yùn)行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運(yùn)行，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)要求。缺點(diǎn)是異步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須從電網(wǎng)吸取無(wú)功勵(lì)磁功率，使電網(wǎng)的功率因數(shù)變壞。
因此，對(duì)驅(qū)動(dòng)球磨機(jī)、壓縮機(jī)等大功率、低轉(zhuǎn)速的機(jī)械設(shè)備，常采用同步電機(jī)。由于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速有一定的轉(zhuǎn)差關(guān)系，其調(diào)速性能較差(交流換向器電動(dòng)機(jī)除外)，適用于驅(qū)動(dòng)無(wú)特殊性能要求的各種機(jī)械設(shè)備。對(duì)要求較寬廣和平滑調(diào)速范圍的交通運(yùn)輸機(jī)械、軋機(jī)、大型機(jī)床、印染及造紙機(jī)械等，采用直流電機(jī)較經(jīng)濟(jì)、方便。
二、MOOG伺服驅(qū)動(dòng)器采用全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。在控制方式上用脈沖串和方向信號(hào)實(shí)現(xiàn)。
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 。
速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來(lái)控制的。位置控制是通過(guò)發(fā)脈沖來(lái)控制的。
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，提率（比如大部分中運(yùn)動(dòng)控制器）。
1、轉(zhuǎn)矩控制：
轉(zhuǎn)矩控制方式，是通過(guò)外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值，來(lái)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）?？梢酝ㄟ^(guò)即時(shí)的改變模擬量的設(shè)定來(lái)改變?cè)O(shè)定的力矩大小，也可通過(guò)通訊方式改變對(duì)應(yīng)的地址的數(shù)值來(lái)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(guò)外部輸入的脈沖的頻率，來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，通過(guò)脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，也有些伺服可以通過(guò)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(guò)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zui終負(fù)載端的檢測(cè)裝置來(lái)提供了，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動(dòng)過(guò)程中的誤差，增加了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。
三、應(yīng)用
由于變頻器和伺服在性能和功能上的不同，所以應(yīng)用也不大相同：
1、在速度控制和力矩控制的場(chǎng)合要求不是很高的一般用變頻器，也有在上位加位置反饋信號(hào)構(gòu)成閉環(huán)用變頻進(jìn)行位置控制的，精度和響應(yīng)都不高。
2、在有嚴(yán)格位置控制要求的場(chǎng)合中只能用伺服來(lái)實(shí)現(xiàn)，還有就是伺服的響應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于變頻，有些對(duì)度的精度和響應(yīng)要求高的場(chǎng)合也用伺服控制
