Tako krmiljenje hitrosti kot krmiljenje navora za servo motorje se izvaja z uporabo analognih signalov, medtem ko se nadzor položaja doseže z generiranjem impulzov. Poseben način krmiljenja, ki ga je treba sprejeti, je izbran na podlagi zahtev naročnika in posebnih funkcij gibanja, ki jih je treba izpolniti.
trije načini krmiljenja servo motorjev
- Če nimate posebnih zahtev glede hitrosti ali položaja motorja-in preprosto potrebujete konstanten navor-, je način navora očitna izbira.
- Če potrebujete določeno stopnjo natančnosti glede položaja in hitrosti, vendar vas ne zanimajo-vrednosti navora v realnem času, je na splošno bolje uporabiti način hitrosti ali način položaja.
- Če ima vaš gostiteljski krmilnik robustne zmožnosti krmiljenja-zanke, bo uporaba nadzora hitrosti običajno prinesla vrhunske rezultate. Nasprotno, če vaše zahteve niso posebno stroge-ali če praktično ni nobenih zahtev po-odzivnosti v realnem času-uporaba nadzora položaja postavlja manj zahtev za krmilnik gostitelja.
Kar zadeva odzivno hitrost servo pogona: način navora vključuje najmanjšo računsko obremenitev, kar ima za posledico najhitrejši odziv pogona na krmilne signale; nasprotno pa položajni način vključuje največjo računsko obremenitev, kar ima za posledico najpočasnejši odziv pogona na krmilne signale.
Kadar je med gibanjem potrebna visoka dinamična zmogljivost, so-prilagoditve motorja v realnem času bistvene.
- Če ima sam krmilnik razmeroma nizko hitrost obdelave (npr. PLC ali nižji-krmilnik gibanja), je treba uporabiti nadzor položaja.
- Če ima krmilnik razmeroma visoko hitrost obdelave, je mogoče uporabiti nadzor hitrosti; to vključuje premik pozicijske zanke s pogona na krmilnik, s čimer se zmanjša delovna obremenitev pogona in poveča splošna učinkovitost.
- Če je na voljo še naprednejši gostiteljski krmilnik, je mogoče uporabiti nadzor navora; to vključuje premik hitrostne zanke-poleg zanke položaja-stran od pogona. Ta pristop je običajno izvedljiv samo s specializiranimi-krmilniki višjega cenovnega razreda.
Na splošno je zelo intuitivna metrika za ocenjevanje kakovosti nadzora pogona znana kot "odzivna pasovna širina".
Pri delovanju v načinih nadzora navora ali nadzora hitrosti se generator impulzov uporablja za vnos pravokotnega-signala, zaradi česar motor nenehno preklaplja med vrtenjem naprej in nazaj. Ko se frekvenca signala postopoma povečuje, osciloskop prikaže signal-frekvenčnega signala. Ko vrh ovojnice signala pade na 70,7 % svoje največje vrednosti, to pomeni, da je sistem izgubil sinhronizacijo (tj. "izstopil"). Pogostost, pri kateri se to zgodi, služi kot neposreden indikator kakovosti nadzornega sistema; običajno lahko tokovna zanka doseže pasovne širine, ki presegajo 1000 Hz, medtem ko je hitrostna zanka na splošno omejena na nekaj deset hercev.
Nadzor navora
Nadzor navora je metoda, ki se uporablja za nastavitev velikosti zunanjega izhodnega navora gredi motorja, ki se doseže z zunanjim analognim vhodnim signalom ali z neposrednim dodeljevanjem vrednosti določenemu naslovu. Operativno to pomeni-na primer-da če vhod 10 V ustreza 5 Nm navora, bo nastavitev zunanjega analognega vhoda na 5 V povzročila izhod gredi motorja 2,5 Nm. Pod temi pogoji: če je obremenitev na gredi motorja manjša od 2,5 Nm, se motor vrti v smeri naprej; če je zunanja obremenitev enaka 2,5 Nm, motor miruje; in če obremenitev preseže 2,5 Nm, se motor vrti v obratni smeri (scenarij, ki se običajno pojavi pri aplikacijah, ki vključujejo gravitacijske obremenitve). Nastavljeno vrednost navora je mogoče prilagoditi v realnem-času s spreminjanjem analognega vhodnega signala ali s spreminjanjem numerične vrednosti ustreznega naslova prek komunikacijskega vmesnika.
Ta način krmiljenja se uporablja predvsem v sistemih za navijanje in odvijanje, kjer obstajajo stroge zahteve glede napetosti materiala,-kot so stroji za-navijanje žice ali-oprema za vlečenje optičnih vlaken. V takšnih aplikacijah je treba nastavitev navora dinamično prilagajati-v realnem-času, da se kompenzirajo spremembe polmera navitja, s čimer se zagotovi, da napetost, ki deluje na material, ostane konstantna ne glede na razlike v premeru navitja.
Nadzor položaja
V načinu nadzora položaja je vrtilna hitrost običajno določena s frekvenco zunanjih vhodnih impulzov, medtem ko je vrtilni kot določen s številom impulzov. Poleg tega nekateri servo sistemi omogočajo neposredno dodeljevanje vrednosti hitrosti in premikov prek komunikacijskih vmesnikov. Ker položajni način omogoča strog nadzor nad hitrostjo in položajem, se običajno uporablja v mehanizmih za določanje položaja.
Področja uporabe vključujejo CNC obdelovalne stroje, tiskarske stroje in podobno opremo.
Način nadzora hitrosti
Hitrost vrtenja je mogoče nadzorovati prek analognih vhodov ali s prilagajanjem frekvence impulzov. Ko je integriran v krmilni sistem PID zunanje-zanke, ki ga upravlja krmilnik višje-nivoje, se lahko način hitrosti uporablja tudi za naloge pozicioniranja; vendar pa je bistvenega pomena povratni signal položaja motorja-ali signal položaja neposredno iz bremena-krmilniku višje-nivoje za računalniško obdelavo. Način položaja podpira tudi zaznavanje signalov položaja neposredno iz zunanje zanke bremena; v tej konfiguraciji kodirnik, nameščen na gredi motorja, spremlja samo vrtilno hitrost motorja, medtem ko signal dejanskega položaja zagotavlja naprava za zaznavanje, ki se nahaja na koncu končne obremenitve. Glavna prednost tega pristopa je, da minimizira napake, ki nastanejo med vmesnimi stopnjami prenosa, s čimer se izboljša splošno natančnost pozicioniranja celotnega sistema.
Tri{0}}nadzor zanke
Servo motorji običajno uporabljajo tri{0}}krmilno strukturo-natančneje, sistem, ki obsega tri zaprto{2}}negativne{3}}povratne povratne krmilne sisteme PID. Najbolj notranja zanka PID je "trenutna zanka". Ta zanka deluje v celoti znotraj samega servo pogona; uporablja senzorje Hall-učinka za zaznavanje izhodnega toka, ki teče od pretvornika do vsake faze motorja, in nato uporabi negativno povratno informacijo za trenutno nastavljeno točko za izvedbo regulacije PID. Cilj je zagotoviti, da se dejanski izhodni tok zelo ujema z želeno nastavljeno točko. V bistvu tokovna zanka nadzoruje navor motorja; posledično, ko pogon deluje v načinu navora, je računska obremenitev minimalna, kar ima za posledico najhitrejši dinamični odziv.
Druga zanka je "hitrostna zanka". Izvaja regulacijo PID-z negativno povratno povezavo na podlagi signalov, ki jih zazna kodirnik motorja. Izhod PID, ustvarjen znotraj te zanke, služi neposredno kot nastavljena točka za tokovno zanko. Zato pri delovanju v načinu nadzora hitrosti sistem učinkovito vključi tako hitrostno zanko kot tokovno zanko. Z drugimi besedami, tokovna zanka je nepogrešljiva v vsakem načinu delovanja; predstavlja temeljno osnovo nadzora. Tudi med operacijami nadzora hitrosti in položaja sistem istočasno izvaja nadzor toka (navora), da doseže natančno regulacijo hitrosti in položaja.
Tretja zanka je "pozicijska zanka". Kot skrajno zunanjo zanko se lahko konfigurira med pogonom in dajalnikom motorja ali med zunanjim krmilnikom in dajalnikom motorja (ali končno obremenitvijo), odvisno od posebnih zahtev aplikacije. Ker notranji izhod zanke za krmiljenje položaja služi kot nastavljena točka za zanko hitrosti, je za delovanje v načinu za krmiljenje položaja potrebno hkratno izvajanje vseh treh zank. Posledično ta način predstavlja največjo računsko obremenitev za sistem in ima za posledico najpočasnejšo hitrost dinamičnega odziva.