Detaljeret forklaring af de tre vigtigste kontrolpunkter servo, stepper og frekvenskonvertering!

Den perifere bevægelseskontroldel af industrirobotter omfatter hovedsageligt tre dele: servokontrol, stepperkontrol og frekvenskonverteringskontrol. Lad os besvare disse kontrolpunkter én efter én.
servo kontrol
1, arbejdsprincippet for AC servomotorer
Rotoren inde i servomotoren er en permanent magnet, og U/V/W trefaset elektricitet, der styres af driveren, danner et elektromagnetisk felt. Rotoren roterer under påvirkning af dette magnetiske felt. Samtidig sender motorens indbyggede encoder et signal til føreren, og føreren sammenligner feedbackværdien med målværdien for at justere rotorrotationsvinklen. Nøjagtigheden af ​​en servomotor bestemmes af encoderens nøjagtighed (antal linjer).
2, Sammensætning og klassificering af servosystemer
Sammensætning:
Et servosystem er en generel betegnelse for styresystemer, der bruger position og vinkel som kontrolvariable. Systemer, der er relateret til position og vinkel, såsom hastighed, vinkelhastighed, acceleration og kraft, er også inkluderet i servosystemet.
Klassifikation:
1. Klassificeret efter kontrolstruktur: open-loop og closed-loop.
2. Klassificeret efter drivkomponenter:
en. Stepmotor servosystem.
b. DC motor servosystem.
c. AC motor servosystem.
3, Karakteristika for servomotorer (AC)
1 Høj positioneringsnøjagtighed, almindelige servomotorer kan nå 0.036 grader
2 Hurtig responstid.
3 Kontrol er praktisk og fleksibelt, og kontrolsystemet er nemt at implementere.
4 Der er mange modeller tilgængelige, og forskellige typer kan vælges i henhold til forskellige applikationsmiljøer.
5 Sørg for fuld kontrol med lukket sløjfe, som kan overvåge driftsstatus rettidigt og foretage passende justeringer og ændringer.
4, Servo system struktur

5, Udvælgelsestrin for servostyring
1. Bestem mekaniske specifikationer, belastning, stivhed og andre parametre.
2. Bekræft handlingsparametrene, såsom bevægelseshastighed, slag, acceleration og decelerationstid, cyklus, nøjagtighed osv.
3. Vælg motorinerti, belastningsinerti, motoraksekonverteringsinerti og rotorinerti.
4. Vælg motorens rotationshastighed.
5. Vælg motorens nominelle drejningsmoment. Belastningsmoment, accelerations- og decelerationsmoment, øjeblikkeligt maksimalt drejningsmoment og faktisk drejningsmoment.
6. Vælg den mekaniske positionsopløsning for motoren.
7. Vælg motormodel baseret på ovenstående.
6, Anvendelse af servostyring

Trinkontrol
1, arbejdsprincippet for stepmotorer
En stepmotor er en aktuator, der konverterer elektriske impulser til vinkelforskydning. Når stepdriveren modtager et pulssignal, driver den stepmotoren til at rotere en fast vinkel (kaldet "trinvinkel") i den indstillede retning, og dens rotation kører trin for trin i en fast vinkel. Vinkelforskydningen kan styres ved at styre antallet af impulser for at opnå nøjagtig positionering; Samtidig kan hastigheden og accelerationen af ​​motorrotationen styres ved at styre pulsfrekvensen og derved opnå målet om hastighedsregulering. Stepmotorer kan bruges som en speciel type motor til kontrolformål og er meget udbredt i forskellige åben-sløjfe-styringer på grund af deres karakteristik af ingen akkumuleret fejl (nøjagtighed på 100%).

2, Klassificering af stepmotorer
De almindeligt anvendte stepmotorer omfatter nu reaktive stepmotorer (VR), permanent magnet stepper motorer (PM), hybrid stepper motorer (HB) og enfasede stepmotorer.
Permanent magnet stepmotorer er generelt tofasede, med lille drejningsmoment og volumen, og en trinvinkel på generelt 7,5 grader eller 15 grader;
Reaktive stepmotorer er generelt trefasede og kan opnå et højt drejningsmoment. Stepvinklen er generelt 1,5 grader, men både støj og vibrationer er betydelige. Det magnetiske rotorkredsløb i en reaktiv stepmotor er lavet af bløde magnetiske materialer, og der er flerfasede excitationsviklinger på statoren, som genererer drejningsmoment ved at udnytte ændringer i magnetisk ledningsevne.
Hybrid stepmotor refererer til en kombination af fordelene ved permanentmagnet og reaktive motorer. Den er opdelt i to faser og fem faser: trinvinklen for de to faser er generelt 1,8 grader, mens trinvinklen for de fem faser generelt er 0,72 grader. Denne type stepmotor er mest udbredt.
3, Stepmotor system

1. Terminologi for statiske indikatorer for stepmotorer
en. Fasenummer: Antallet af par af excitationsspoler, der genererer forskellige N- og S-magnetiske felter. Almindeligvis repræsenteret ved mb Beat-tal: Antallet af impulser eller ledende tilstand, der kræves for at fuldføre en periodisk ændring i magnetfeltet, er repræsenteret ved n eller refererer til antallet af impulser, der kræves for, at motoren kan rotere gennem en tandstigningsvinkel.
c. Trinvinkel: svarende til et pulssignal er vinklen på motorrotorens rotation forskudt θ Represent.
d. Positioneringsmoment: Selve motorrotorens låsemoment, når motoren ikke er tændt (forårsaget af harmoniske i magnetfeltets tandform og mekaniske fejl).
e. Statisk moment: Motorakslens låsemoment, når motoren ikke roterer under nominel statisk elektrisk påvirkning.
2. Dynamiske indikatorer og terminologi for stepmotorer
en. Trinvinkelnøjagtighed: Fejlen mellem den faktiske værdi og den teoretiske værdi af trinvinklen for hver omdrejning af stepmotoren.
b. Trintab: Antallet af trin, som motoren tager under drift, som ikke er lig med det teoretiske antal trin. Det kaldes at miste skridt.
c. Forskydningsvinkel: Vinklen, ved hvilken rotortandaksen er forskudt fra statortandaksen.
d. Maksimal startfrekvens uden belastning: Den maksimale frekvens, ved hvilken en motor kan starte direkte uden belastning under en bestemt køreform, spænding og mærkestrøm.
e. Maksimal driftsfrekvens uden belastning: Motorens maksimale hastighedsfrekvens uden belastning under en bestemt køreform, spænding og mærkestrøm.
f. Driftsmomentfrekvenskarakteristik: Kurven for forholdet mellem udgangsmomentet og frekvensen målt af motoren under drift under visse testbetingelser kaldes driftsmomentfrekvenskarakteristikken.
4, Valg af stepmotor
1. Valg af trinvinkel: Motorens trinvinkel afhænger af kravene til belastningsnøjagtighed.
2. Valg af statisk moment: Valget af statisk moment er baseret på motorens arbejdsbelastning. Generelt bør det statiske drejningsmoment være inden for 2-3 gange friktionsbelastningen.
3. Valg af strøm: På grund af forskellige strømparametre varierer driftsegenskaberne meget. Motorens strøm kan bestemmes ud fra drejningsmomentfrekvenskarakteristikken.

5, Nogle karakteristika ved stepmotorer
1. Nøjagtigheden af ​​en generel stepmotor er 3-5 % af trinvinklen og akkumuleres ikke.
Den maksimalt tilladte temperatur på overfladen af ​​en stepmotor er generelt over 130 grader Celsius.
Drejningsmomentet på stepmotoren vil falde, når hastigheden øges.
4. Stepmotoren kan fungere normalt ved lave hastigheder, men hvis den overskrider en vis hastighed, kan den ikke starte og ledsages af en fløjtende lyd.
5. Steppermotorer bør bruges i situationer med lav hastighed - hastigheden bør ikke overstige 1000 omdrejninger i minuttet.

VI Sammenligning af ydeevne mellem to typer motorer
1. Forskellig kontrolnøjagtighed
Trinvinklen for den femfasede hybride stepmotor er generelt {{0}},72 grader og 0,36 grader. Kontrolnøjagtigheden af ​​AC servomotoren garanteres af den roterende encoder i den bageste ende af motorakslen. For motoren med en standard 2500-linjekoder er dens pulsækvivalent 360 grader /10000=0.036 grader, og servomotorens nøjagtighed er højere end stepmotorens.
2. Forskellige lavfrekvente egenskaber
Stepmotorer er tilbøjelige til lavfrekvente vibrationer ved lave hastigheder. AC servomotoren kører meget jævnt, og der er ingen vibrationer selv ved lave hastigheder.

3. Forskellige overbelastningsmuligheder
Stepmotorer har generelt ikke overbelastningskapacitet. AC servomotorer har stærk overbelastningskapacitet.
4. Forskellig operationel ydeevne
Styringen af ​​stepmotoren er åben sløjfestyring. Hvis startfrekvensen er for høj, eller belastningen er for stor, er det let at forårsage trintab eller rotorblokering. Hvis hastigheden er for høj ved standsning, er det let at forårsage overskridelse. AC servodrivsystemet er lukket sløjfekontrol, og føreren kan direkte prøve feedbacksignalet fra motorencoderen. Den interne struktur af positions- og hastighedsløjferne forårsager generelt ikke trintab eller overskridelse af stepmotoren, og kontrolydelsen er mere pålidelig.
5. Forskellig hastighedsrespons ydeevne
Det tager 200-400 millisekunder for en stepmotor at accelerere fra hvile til arbejdshastighed (normalt flere hundrede omdrejninger pr. minut). AC-servosystemets accelerationsydelse er god. Tager man Panasonic MSMA 400W AC servomotor som et eksempel, tager det kun et par millisekunder at accelerere fra statisk til dens nominelle hastighed på 3000RPM og kan bruges i kontrolsituationer, der kræver hurtigt startstop
6. Forskellige drejningsmomentfrekvenskarakteristika
Udgangsmomentet fra stepmotoren falder med stigende hastighed og falder kraftigt ved højere hastigheder. AC servomotoren udsender et konstant drejningsmoment.
Sammenfattende overgår AC-servosystemer stepmotorer i mange ydelsesaspekter. Men i nogle situationer med lav efterspørgsel bruges stepmotorer ofte som executive motorer. Derfor, i designprocessen af ​​kontrolsystemet, bør flere faktorer såsom kontrolkrav og omkostninger overvejes grundigt, og passende styremotorer bør vælges.

Variabel frekvensstyring
1, Introduktion til General Motors
Den trefasede egernbur AC-motor er den mest almindelige type induktionsmotor, og dens struktur og egenskaber er som følger:

感应电机的构造示意图

Skematisk diagram af motorkonstruktion

2, Principper og sammensætning af frekvensomformere
En frekvensomformer er en styreenhed, der nemt og frit kan ændre hastigheden på en AC-motor. Metoden til at ændre AC-motorens hastighed er som følger.
Frekvensomformeren opnår hastighedsregulering ved at ændre frekvensen af ​​AC-motorens strømforsyning:

变频器的构成如下:

1. Konverter (ensretter)
Diodebroensretteren er meget udbredt, som vist i figur 1, som omdanner strømfrekvensstrømforsyningen til en jævnstrømsforsyning. To sæt transistor-invertere kan også bruges til at danne en reversibel inverter, som kan udføre regenerativ drift på grund af dens reversible effektretning.
2. Fladbølgekredsløb
I ensretterens ensrettede DC-spænding er der en pulserende spænding på 6 gange frekvensen af ​​strømforsyningen, og den pulserende strøm, der genereres af inverteren, forårsager også ændringer i DC-spændingen. For at undertrykke spændingsudsving bruges induktorer og kondensatorer til at absorbere pulserende spænding (strøm). Når enhedens kapacitet er lille, hvis der er margin i komponenterne, der består af strømforsyningen og hovedkredsløbet, kan induktansen udelades, og et simpelt fladbølgekredsløb kan anvendes.
3. Inverter
I modsætning til ensrettere konverterer invertere jævnstrøm til vekselstrøm ved den påkrævede frekvens, hvilket tillader seks koblingsenheder at lede og slukke i et forudbestemt tidsrum, hvilket resulterer i en 3-fase vekselstrømsudgang.
4. Bremsekredsløb
Når en asynkronmotor bruges i det regenerative bremseområde (med en negativ sliprate), lagres den regenerative energi i fladbølgekredsløbskondensatoren, hvilket får DC-spændingen til at stige. Generelt er den energi, der akkumuleres af inertien i et mekanisk system (inklusive en elektrisk motor) større end den energi, der lagres af en kondensator. Når hurtig bremsning er påkrævet, kan en reversibel inverter bruges til at give feedback til strømforsyningen eller opsætte et bremsekredsløb (kontakt og modstand) til at forbruge den regenerative strøm for at forhindre DC-kredsløbsspændingen i at stige.
3, Anvendelsesformål og formål med frekvensomformere
Drevet med variabel hastighed, der består af en frekvensomformer og en AC-motor, kaldes et frekvensomformerdrev, og dets funktionelle formål er som følger. Der kan være gensidige sammenhænge mellem dem, men der er faktisk ingen klar klassificering. Denne tabel er kun til reference.