伺服电机的制动方式与原理,伺服电机的控制方法

(1) 动态制动器(又称能耗制动)由动态制动电阻组成,在故障、急停、电源断电时通过能耗制动缩短伺服电机的机械进给距离。

(2) 再生制动(又称回馈制动)是指伺服电机在减速或停车时将制动产生的能量通过逆变回路反馈到直流母线,经阻容回路吸收。

2、机械制动法

电磁制动是通过机械装置锁住电机的轴。 用户往往对电磁制动、再生制动、动态制动的作用混淆,选择了错误的配件。

动态制动器由动态制动电阻组成,在故障、急停、电源断电时通过能耗制动缩短伺服电机的机械进给距离。

动态制动器由动态制动电阻组成,在故障,急停,电源断电时通过能耗制动缩短伺服电机的机械进给

一般都是在伺服电机的U V W相上引出三根线上面分别串上一个制动电阻,这三个电阻接到一个继电器上 ,在伺服电机正常工作时这个继电器是吸合的三个相线不短接 当伺服电机要制动时 继电器就断电释放三个相线接到一起了就开始制动了。

再生制动是指伺服电机在减速或停车时将制动产生的能量通过逆变回路反馈到直流母线。经阻容回路吸收。

电磁制动是通过机械装置锁住电机的轴。

三者的区别:

(1)再生制动必须在伺服器正常工作时才起作用,在故障、急停、电源断电时等情况下无法制动电机。动态制动器和电磁制动工作时不需电源。

(2)再生制动的工作是系统自动进行,而动态制动器和电磁制动的工作需外部继电器控制。

(3)电磁制动一般在SV OFF后启动,否则可能造成放大器过载。动态制动器一般在SV OFF或主回路断电后启动,否则可能造成动态制动电阻过热。

选择配件的注意事项:

(1) 有些系统如传送装置,升降装置等要求伺服电机能尽快停车。而在故障、急停、电源断电时伺服器没有再生制动无法对电机减速。同时系统的机械惯量又较大,这时需选用动态制动器动态制动器的选择要依据负载的轻重,电机的工作速度等。

(3) 三菱的伺服器都有内置的再生制动单元,但当再生制动较频繁时可能引起直流母线电压过高,这时需另配再生制动电阻。再生制动电阻是否需要另配,配多大的再生制动电阻可参照样本的使用说明。需要注意的是样本列表上的制动次数是电机在空载时的数据。实际选型中要先根据系统的负载惯量和样本上的电机惯量,算出惯量比。再以样本列表上的制动次数除以(惯量比+1)。这样得到的数据才是允许的制动次数。

伺服电机的控制方法

伺服电机是一种补助马达加速的设备,伺服机电控制速度、位置非常准确。伺服机电就是闭环控制器控制的电机,比普通电机多个编码器反馈,能够根据给定和反馈来计算输出目标值,控制电机的运动速度及位移的机械。通常伺服机电的控制方法有:

伺服电机一般为三个环控制,所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。最内的PID环就是电流环,此环完全在伺服驱动器内部进行,通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流,负反馈给电流的设定进行PID调节,从而达到输出电流尽量接近等于设定电流,电流环就是控制电机转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算最小,动态响应最快。

第2环是速度环,通过检测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节,它的环内PID输出直接就是电流环的设定,所以速度环控制时就包含了速度环和电流环,换句话说任何模式都必须使用电流环,电流环是控制的根本,在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流(转矩)的控制以达到对速度和位置的相应控制。

第3环是位置环,它是最外环,可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建,要根据实际情况来定。由于位置控制环内部输出就是速度环的设定,位置控制模式下系统进行了所有3个环的运算,此时的系统运算量最大,动态响应速度也最慢。

1.转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为例如10V对应5Nm的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转,外部负载等于2.5Nm时电机不转,大于2.5Nm时电机反转(通常在有重力负载情况下产生)。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中,例如饶线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。

2、速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加整个系统的定位精度。

3、位置控制:位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。

运动伺服一般都是三环控制系统,从内到外依次是电流环速度环位置环。

1、首先电流环:电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出,我们称为“电流环给定”吧,然后呢就是电流环的这个给定和“电流环的反馈”值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机,“电流环的输出”就是电机的每相的相电流,“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件(磁场感应变为电流电压信号)反馈给电流环的。

2、速度环:速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值,我们称为“速度设定”,这个“速度设定”和“速度环反馈”值进行比较后的差值在速度环做PID调节(主要是比例增益和积分处理)后输出就是上面讲到的“电流环的给定”。速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

3、位置环:位置环的输入就是外部的脉冲(通常情况下,直接写数据到驱动器地址的伺服例外),外部的脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”,设定和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节(比例增益调节,无积分微分环节)后输出和位置给定的前馈信号的合值就构成了上面讲的速度环的给定。位置环的反馈也来自于编码器。

编码器安装于伺服电机尾部,它和电流环没有任何联系,他采样来自于电机的转动而不是电机电流,和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系。而电流环是在驱动器内部形成的,即使没有电机,只要在每相上安装模拟负载(例如电灯泡)电流环就能形成反馈工作。

谈谈PID各自对差值调节对系统的影响:

1、单独的P(比例)就是将差值进行成比例的运算,它的显著特点就是有差调节,有差的意义就是调节过程结束后,被调量不可能与设定值准确相等,它们之间一定有残差,残差具体值您可以通过比例关系计算出。。。增加比例将会有效减小残差并增加系统响应,但容易导致系统激烈震荡甚至不稳定。

2、单独的I(积分)就是使调节器的输出信号的变化速度与差值信号成正比,大家不难理解,如果差值大,则积分环节的变化速度大,这个环节的正比常数的比例倒数我们在伺服系统里通常叫它为积分时间常数,积分时间常数越小意味着系统的变化速度越快,所以同样如果增大积分速度(也就是减小积分时间常数)将会降低控制系统的稳定程度,直到最后出现发散的震荡过程,这个环节最大的好处就是被调量最后是没有残差的。

3、PI(比例积分)就是综合P和I的优点,利用P调节快速抵消干扰的影响,同时利用I调节消除残差。

4、单独的D(微分)就是根据差值的方向和大小进行调节的,调节器的输出与差值对于时间的导数成正比,微分环节只能起到辅助的调节作用,它可以与其他调节结合成PD和PID调节。。。它的好处是可以根据被调节量(差值)的变化速度来进行调节,而不要等到出现了很大的偏差后才开始动作,其实就是赋予了调节器以某种程度上的预见性,可以增加系统对微小变化的响应特性。

伺服的电流环的PID常数一般都是在驱动器内部设定好的,操作使用者不需要更改。

位置环主要进行P(比例)调节。。。对此我们只要设定位置环的比例增益就好了。

位置环、速度环的参数调节没有什么固定的数值,要根据外部负载的机械传动连接方式、负载的运动方式、负载惯量、对速度、加速度要求以及电机本身的转子惯量和输出惯量等等很多条件来决定,调节的简单方法是在根据外部负载的情况进行大体经验的范围内将增益参数从小往大调,积分时间常数从大往小调,以不出现震动超调的稳态值为最佳值进行设定。

当进行位置模式需要调节位置环时,最好先调节速度环(此时位置环的比例增益设定在经验值的最小值),调节速度环稳定后,在调节位置环增益,适量逐步增加,位置环的响应最好比速度环慢一点,不然也容易出现速度震荡。

一般伺服都有三种控制方式:速度控制方式,转矩控制方式,位置控制方式 。

1、转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为例如10V对应5Nm的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转,外部负载等于2.5Nm时电机不转,大于2.5Nm时电机反转(通常在有重力负载情况下产生)。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中,例如饶线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。

2、位置控制:位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。

3、速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加整个系统的定位精度。

4、谈谈3环,伺服电机一般为三个环控制,所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。最内的PID环就是电流环,此环完全在伺服驱动器内部进行,通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流,负反馈给电流的设定进行PID调节,从而达到输出电流尽量接近等于设定电流,电流环就是控制电机转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算最小,动态响应最快。

第2环是速度环,通过检测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节,它的环内PID输出直接就是电流环的设定,所以速度环控制时就包含了速度环和电流环,换句话说任何模式都必须使用电流环,电流环是控制的根本,在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流(转矩)的控制以达到对速度和位置的相应控制。

第3环是位置环,它是最外环,可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建,要根据实际情况来定。由于位置控制环内部输出就是速度环的设定,位置控制模式下系统进行了所有3个环的运算,此时的系统运算量最大,动态响应速度也最慢。

THE END
0.盘式制动器的结构组成和工作原理浮动式钳盘车轮制动器的结构组成和工作原理 浮动式钳盘车轮制动器根据浮动式制动钳在其支架上的滑动支承面的型式,又可分为滑销式和滑面式(榫槽式)两种。 因滑销式制动钳易实现密封润滑,蹄盘间隙的回位能力稳定,故使用较广。 滑销式钳盘车轮制动器结构示意图如图16.14 所示,制动钳为滑销式浮动钳,它的特点是jvzq<84yyy4489iqe0ipo8hqpvkov87312=1587317882;557a?96B>438=/uqyon
1.制动器工作原理,制动器工作原理是什么制动器工作原理,制动器工作原理是什么 固定钳盘式制动器制动原理制动时,制动液从进油口进入制动钳体,推动两侧活塞和刹车片同时向制动盘运动,逐渐夹紧制动盘,从而停止车轮并停止整个汽车;盘式制动器的工作原理制动时,油液被压入内外两轮分泵,活塞在液压作用下将两个制动块压向制动盘,产生摩擦力矩,此时制动时,轮缸槽jvzquC41yy}/rlfwvq4dqv3ep1pyym45:6=05A9947:60qyon
2.液压制动器工作原理是什么液压制动器工作原理是这样的 它主要由磁轭、励磁线圈、弹簧、制动盘、衔铁、花键套、安装螺钉等组件构成。一般安装在设备法兰盘或电动机后端传动轴与花键套及制动盘相联结。 当制动器的励磁线圈接通额定电压DC时会产生电磁力吸合衔铁使衔铁与制动盘脱离此时传动轴就能带着制动盘正常运转或启动。但要是传动系统分离或者jvzquC41dcolg7uecwzp0lto0et08B7724525>68::4ivvq
3.制动器的工作原理制动器的作用是将变速器中行星排中的太阳轮,行星架或齿圈三者之一 制动、以便和离合器或单向离合器配合,完成行星齿轮机构中不同元件的连接,制动组合,实现变速器不同档位的输出,目前常用的制动器有多片湿式制动器和带式制动器。 制动器接合:当控制油液流至活塞缸时,活塞克服回位弹簧力的作用将摩擦片与钢片压紧jvzq<84yyy4d|p~zz0ipo8Wguq{senx1se5188Hqwtyfyjwg1euovnsv1UIPu8HF34e1;h541kteg3jvor
4.涡流制动器的工作原理涡流制动器是一种常用于车辆制动系统中的零部件,其工作原理基于涡流效应的利用。在涡流制动器中,当磁场通过导体时,会在导体内部产生涡流,这些涡流产生了阻力,从而使得导体受到制动力。 1.涡流制动器的结构 涡流制动器的主要组成部分包括:涡流盘、电磁铁和反应片。其中,涡流盘通常是一个圆形的金属盘,安装在被制动物体jvzquC41yy}/gnkqewy/exr1g1:99B5;
5.刹车制动系统的工作原理#汽车刹车#前制动器比后制动器在停车方面起着更大的作用,因为制动将汽车的重量向前推到前轮上。 因此,许多汽车在前部装有盘式制动器,而在后部装有鼓式制动器,通常效率更高。 所有的盘式制动系统都用在一些昂贵或高性能的汽车上,而所有的鼓式系统都用在一些老式或小型汽车上。 jvzquC41yy}/fxsiejkek7hqo1gsvrhng1<:3959;4<1;?<527=43
6.制动力的源泉——制动总泵结构与工作原理解析在汽车制动系统中,有一个很重要的装置,它就是制动总泵(也叫刹车总泵)。整个制动系统压力的建立,就是由它完成的,如果它发生了故障,整个制动系统就会失效或效能下降,表现就是制动距离变长或完全没有制动,这种情况是很危险的。所以制动总泵很重要,它的结构不算复杂,工作原理也挺简单,今天就来说说它。 jvzq<84m0uooc7hqo0io1jwvkerfa?87;5795B
7.北京理工大学片式制动器由制动器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片及制动器毂等组成,如图8所示。它的结构和工作原理与湿式多片离合器基本相同,只是其钢片通过外花键齿安装在变速器壳体的内花键齿圈上,摩擦片则通过内花键齿和制动器毂上的外花键槽连接。制动器毂与行星齿轮机构的元件相连。当液压缸中没有压力油时,制动器毂可以jvzq<84pgvipw{xg0douumj0eqs0|mgus1ipw{xg1vnfq{~1ej=0un81|u€y0qyon
8.汽车文化之刹车系统是怎么来的?鼓式制动器的原理专利出现于1882年,由Walter Russell Mortimer(沃尔特·罗素·莫蒂默)发明并首先应用于自行车上,应该说,之后应用在汽车上的鼓式制动器的理论及原理基础均在此基础上发展而来。在汽车应用方面,最早出现在汽车的鼓刹由DMG公司的Wilhelm Maybach(威廉·迈巴赫)于1900年首次应用在Mercedes 35jvzq<84yyy4xzBm0eqs0j}rn1cxuklqg19930qyon
9.制动器的工作原理是什么制动器的工作原理是依靠与车身或车架相连的非旋转元件和与车轮或传动轴相连的旋转元件之间的相互摩擦,来阻止车轮的转动或转动趋势。具体而言,不同类型的制动器实现这一原理的方式略有不同。比如机械式靠操作杆改变弹簧力使摩擦片与摩擦面摩擦;电磁式通过气缸激活产生气压让摩擦片与制动面摩擦;液压式则是操作杆推动液压jvzquC41o0vdc~yq0eun0ls1z1:93:46:3768@70jvsm