Los servomotores son un tipo de motor de control, categorizado como servomotores de CC y servomotores de CA. Debido a sus ventajas, como el tamaño pequeño, el peso ligero, la alta salida de par, la baja inercia y el excelente rendimiento de control, los servomotores de CA se utilizan ampliamente en los sistemas de control automático y los sistemas de inspección automatizados como actuadores, convirtiendo las señales eléctricas de control en la rotación mecánica de los ejes.
Debido a la alta precisión de posicionamiento de los servomotores, los sistemas de control de posición modernos utilizan cada vez más los servomotores de CA como componentes principales. Tonghang, como fabricante de servomotores y conductores de CA, utiliza un sistema de accionamiento de servomotor de bola + motor de bolas rotativo en los centros de medición de engranajes para lograr los parámetros de control deseados para los conductores del sistema de servo de CA.
Servo Motor and Driver de CAEstructura del sistema
El centro de medición de engranajes consta de cuatro ejes de movimiento: tres ejes lineales y un eje rotativo. Para esta configuración de parámetros, el servomotor Servo System de CA se usa en el eje lineal con una inercia de aproximadamente 250 kg.
La unidad de detección de posición del sistema utiliza una rejilla larga incremental de Renishaw. La señal de salida es una señal de voltaje de onda cuadrada, con 2500 pulsos por 1 mm. Después de un circuito de resolución dimensional de cuatro -, se puede lograr una resolución de 0.1 μm (10,000 pulsos por 1 mm).
Select Tonghang series AC servo motor (its main performance indicators are: power supply voltage is three-phase 200V, rated power of the adapted motor is 400W, encoder type is 2500p/r, resolution is The 10000 servo drive also uses a Tonghang product line. This drive accepts external pulse position command input and square wave encoder feedback, and features four internal control modes: position control, speed control, torque control, and full Control de bucle cerrado -.
Rango de voltaje analógico de entrada: -10V -+10 v;
Frecuencia máxima de pulso de entrada: 2MPP.
Dependiendo de la aplicación, la unidad se puede configurar para el control de comando de posición, el control de comando de posición del pulso, el control del comando de velocidad o el control de comando de torque. El control de comando de posición de pulso se utiliza en este documento.
El Servo Drive recibe la señal de comando de posición (pulso/dirección) de la tarjeta de control del servo y la alimenta en un tren de pulso. Después de la multiplicación de frecuencia por el engranaje electrónico, se compara con la señal de pulso de retroalimentación en un contador reversible de desviación para generar una señal de desviación.
El pulso de retroalimentación es generado por el codificador que detecta el número real de pulsos generados por el motor y luego se multiplica por cuatro. La señal de desviación de posición es ajustada por el controlador de alimentación compuesto en el bucle de posición para generar la señal de comando de velocidad.
La señal de desviación, resultante de la comparación entre la señal de comando de velocidad y la señal de retroalimentación de velocidad, se ajusta por el controlador integral - proporcional en el bucle de velocidad para generar la señal de comando actual. Esta señal sufre una conversión vectorial en el bucle de corriente y luego se convierte en el bucle de corriente. SPWM sale par y corriente para controlar el funcionamiento del servomotor de CA.
La precisión del control de posición está determinada por el número de pulsos generados por revolución por el codificador fotoeléctrico. Los codificadores fotoeléctricos se clasifican en tipos incrementales y absolutos.
Este artículo utiliza un Servo Driver con un codificador fotoeléctrico incremental. Su simple construcción, facilidad de uso, larga vida útil, alta resolución y una amplia gama de aplicaciones prácticas son características clave. El cableado del controlador de servo es el siguiente: PULS1 y PULS2 se conectan a la señal de pulso de salida de la tarjeta de control, Sign1 y Sign2 se conectan a la señal de dirección, COM+ y COM - Conecte a la fuente de alimentación +24 V (terminales positivos y negativos), y SRV On Connects to Com -. Esto completa el cableado básico para el modo de control de posición. El motor y el controlador forman un sistema de servicio servo de circuito cerrado, y los usuarios pueden ajustar los parámetros del controlador para ajustar el rendimiento del servo del sistema.
Investigación de servo
Before adjusting drive parameters, let's explain in detail the principles of adjusting drive parameters. When adjusting servo drive parameters, follow the order: current loop -> speed loop ->bucle de posición. A continuación se explica y analiza los principios de cada bucle de control.
1. Bucle actual
En comparación con los motores DC, el control de bucle actual de los servomotores de CA requiere control de vectores. Por lo tanto, se incluye un bucle de cálculo actual de fase de tres - dentro del bucle actual. Su propósito es garantizar que la dirección del campo magnético resultante generado por las tres corrientes de fase -} siempre sea perpendicular al campo magnético del rotor, logrando el máximo empuje, logrando así el mismo efecto que un motor DC.
Bajo un control vectorial ideal, el modelo de bucle actual para un motor de CA es idéntico al de un motor de CC. Con la retroalimentación negativa de corriente apropiada y los parámetros del controlador de corriente, el voltaje de entrada y el par motor son proporcionales. En las pruebas reales, el valor actual real rastrea el valor actual del comando muy bien, y el modelo puede aproximarse como un enlace proporcional, por lo que el bucle actual no requiere ajuste del usuario.
2. COMENTO DE VELOCIDAD
El método de control de bucle de velocidad utilizado en las unidades servo es PI, o control integral proporcional -.
La figura muestra el principio del controlador de bucle de velocidad. El rendimiento del servo del bucle de posición se puede modificar ajustando la ganancia proporcional K y la ganancia integral K. El algoritmo PI es un algoritmo de seguimiento de errores con excelentes capacidades de seguimiento de posicionamiento. El bucle de velocidad de un sistema de servo de posición generalmente usa el algoritmo PI y requiere una cierta cantidad de sobreímetro.
3. Bucle de posición
El bucle de posición del Servo Drive tiene modos de control proporcionales, integrales, diferenciales, de alimentación de velocidad y de aceleración de alimentación de alimentación. Como se muestra en la figura.
KP, KPI y KPD son la ganancia proporcional, la ganancia integral y la ganancia diferencial de control de posición, respectivamente. KPVFN es el coeficiente de alimentación de velocidad, y KPAFR y KPAFR2 son los coeficientes de aceleración de alimentación. Este servo sistema requiere un error de seguimiento de velocidad mínimo para garantizar la precisión de la medición dinámica, por lo que se utiliza un controlador P con velocidad de alimentación de velocidad. Debido a que el sobreimpulso es indeseable en el control de posición, un controlador I generalmente no se usa. KP, KPN y KPVFR son los alimentos proporcionales, diferenciales y de velocidad, respectivamente, y son parámetros ajustables para el control de posición. Dado que el movimiento de velocidad constante se emplea principalmente en aplicaciones prácticas, no se utiliza la aceleración de avance.
Experimento del servo sistema
Según el análisis anterior, los parámetros de Servo Drive deben ajustarse. Los parámetros del usuario que deben establecerse son los siguientes:
PR02: Establecer en "7" para seleccionar el control de bucle completo cerrado - para el motor servo.
PR15: Establezca en "100" para establecer el valor de la velocidad de alimentación de la velocidad. Una configuración más alta da como resultado una respuesta más rápida con desviaciones de posición más pequeñas, especialmente cuando se requiere una respuesta de velocidad alta -}.
PR16: Establezca en "3000" para establecer la constante de tiempo del filtro de retraso primario para la velocidad de alimentación de velocidad.
PR18: Establezca en "200" para establecer la ganancia de bucle de posición. Aumentar este valor de ganancia puede mejorar la rigidez del servo del control de posición, pero la ganancia excesivamente alta puede causar oscilación.
PR19: Establezca en "150" para establecer la ganancia del bucle de velocidad. Aumentar este valor de ganancia puede mejorar la velocidad de respuesta del control de velocidad.
PR 1A: Establezca en "10" para establecer la constante de tiempo integral del bucle de velocidad. Reducir este parámetro acelera la acción integral. Unidad: MS.
PR1B: Establezca en "4" para establecer el tipo de filtro de detección de velocidad. Una configuración más alta reduce el ruido del motor.
PR1C: Establezca en "20" para establecer la constante de tiempo del filtro de torque. Configuración de los parámetros del filtro de torque puede reducir la vibración de la máquina.
PR20: Establecer en "250" para establecer la relación de la inercia de la carga mecánica en la inercia del rotor del motor.
PR40: Establezca en "0" para ingresar a través del circuito optocopplero (conector X5, PULS1: Pin 3, PULS2: Pin 4, Sign1: Pin 5, Sign2: Pin 6).
PR41: Establezca en "0" para establecer el tipo de pulso de comando, que determina la dirección de rotación correspondiente y la forma de pulso. Utilizado junto con PR42.
PR42: Establecer en "3", es decir, el tipo de pulso de comando enviado desde el controlador al controlador usa el método de pulso/dirección.
PR44: Establecer en "16384", es decir, se utiliza para establecer el número de pulsos de salida de la interfaz de señal de retroalimentación por rotación del motor.
PR45: Establecer en "0", funciona junto con PR44.
PR46: Establecer en "1", es decir, se utiliza para establecer si el nivel lógico de la salida de la señal de fase B de la interfaz de señal de retroalimentación está invertido. El valor 1 está invertido.
PR48: Establecer en "1", PR49: Establecer en "1", PR4A: Establecer en "1", PR4B: Establecer en "10". Estos parámetros son los parámetros para la división de frecuencia de comando y pueden realizar la función de engranaje electrónico de cualquier relación de velocidad. La relación entre estos cuatro parámetros es la siguiente: F=FX (PR4B) / PR48 (o PR49) * 2 PR4A=50 000 (1) Donde F: el número de pulsos de comando internos necesarios para que el motor gire un círculo.
F: Resolución del codificador
La tarjeta de control correspondiente establece internamente el pulso equivalente a 10,000.
El software de depuración del controlador verifica los parámetros ajustados. El controlador proporciona tres métodos para la depuración del bucle de control, lo que le permite generar comandos de posición, velocidad o par para obtener curvas de servo en condiciones de movimiento específicas.
Las siguientes curvas de muestra prueban el controlador en dos modos de movimiento: movimiento uniforme e inicio - a - Stop Motion. La línea roja muestra la curva de desviación de posición, la línea rosa muestra la curva de torque de salida, la línea verde muestra la curva de velocidad de comando y la línea azul muestra la curva de velocidad real. Como se puede ver en el gráfico, no hay diferencias significativas en la posición, el par o la velocidad durante la aceleración y desaceleración del motor.
Durante la depuración:
Dado que el bucle actual no requiere ajuste del usuario, el control de torque no está disponible.
Curva de desviación de velocidad de movimiento uniforme cuando Pr 19=150, Pr1a =10
Curva de desviación de velocidad de movimiento uniforme cuando Pr 19=150, Pr1a =5
Al ajustar el bucle de velocidad, si la relación se establece en 200, el sistema oscilará bajo la perturbación de otro movimiento del eje. Las cifras muestran las curvas de desviación de velocidad para el movimiento uniforme del motor y el proceso de inicio, respectivamente. La Figura 11 muestra la curva de desviación de posición para el proceso de inicio. En este punto, se establecen la configuración del parámetro del controlador del motor (PR19: 150, PR1A: 10). Otros parámetros siguen siendo los mismos que los ajustados anteriormente. El bucle de velocidad tiene una cantidad moderada de retraso, y la curva de respuesta de velocidad es relativamente ideal. Sin embargo, el bucle de velocidad tiene un retraso significativo cuando la configuración del parámetro del controlador del motor (PR19: 150, PR1A: 5) se establece en la figura. La respuesta del bucle de velocidad es significativamente más rápida cuando la configuración del parámetro del controlador del motor (PR19: 170, PR1A: 5) se establece en la figura, pero hay una vibración notable.
Curva de desviación de velocidad de movimiento uniforme cuando Pr1a =5, PR 19=170
Curva de desviación de velocidad durante el inicio cuando PR 19=150, Pr1a =10
Curva de desviación de posición durante el inicio cuando PR 19=150, Pr1a =10
Curva de desviación de posición de movimiento uniforme cuando PR 18=200
When Pr15 is set to "100," Pr18 is set to "200," and Pr16 is set to "3000," while other parameters remain unchanged, the tracking error during constant-speed tracking and the start-to-stop motion process reaches approximately 2 pulses, achieving satisfactory results and reducing the operating speed tracking error, as se muestra en la figura. Sin embargo, cuando PR15 se establece en "100", PR18 se establece en "190", y PR16 se establece en "3000", mientras que otros parámetros permanecen sin cambios, el error de seguimiento durante la constante -} Seguimiento de velocidad y el inicio - a - El proceso de movimiento de detener alcanza el proceso de movimiento aproximadamente 10 pulsas, con leve oscilación, como se muestra en la figura 15. PR15 a "100", PR18 a "200" y PR16 a "3000" es ideal.
Curva de desviación de posición de movimiento uniforme cuando PR 18=240
Curva de desviación de posición del proceso de movimiento que se detiene después de comenzar
Conclusión
Tonghang ha construido unSistema de Servo Motor and Drivery realizó investigación experimental. Esto demuestra los principios operativos del Servo System y proporciona un método de referencia para ajustar los parámetros de bucle de servo. El análisis de simulación permite a los usuarios visualizar intuitivamente el impacto de los cambios de parámetros en la curva de respuesta antes de la operación real, y determinar si los parámetros ajustados son apropiados en función de la curva de respuesta. Nuestro equipo de investigación se compromete a colaborar con los clientes para proporcionar soluciones óptimas.
Nuestro Sistema de servomotor de servomotores de CA se ha implementado en los centros de medición de Gear, eliminando los problemas de histéresis y oscilación asociados con las transmisiones de tornillos de plomo, mejorar la precisión de la medición y la repetibilidad, y mejorar el rendimiento del instrumento. También abordamos desafíos específicos de la industria y mejoramos la eficiencia, proporcionando una - Solutions de Servo Motor and Driver de detener CA adaptadas a las necesidades del cliente.
Las unidades de servo, también conocidas como "servo controladores" o "servo amplificadores", son controladores utilizados para controlar los servomotores. Su función es similar a la de un convertidor de frecuencia en un motor de CA convencional. Son parte de un sistema de servo y se utilizan principalmente en sistemas de posicionamiento de precisión - de alto. Por lo general, controlan los servomotores utilizando posición, velocidad y par para lograr un alto posicionamiento de precisión - en los sistemas de transmisión. Son un producto final - en tecnología de transmisión.
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