高速伺服系统(速度伺服系统)

海潮机械 2023-01-17 13:26 编辑:admin 69阅读

1. 速度伺服系统

控制伺服电机速度的方法为:调整驱动器的输入信号。具体步骤如下:

1、依靠控制器发送脉冲的频率来控制速度。脉冲频率越高,速度越快;

2、速度模拟量中,输入的电压越大,转动速度越快;

3、通过通信方式修改驱动器的参数。

伺服电机:

指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降

2. 速度伺服控制系统

伺服驱动器的速度参数有两种设置方法,第一就是我们在设定如上位机plc的时候可以设定或调用它的速度穿速来修改他的速度值,第二,在驱动器的参数设置里面设定速度,这个参数的速度值就可以设定它的速度

3. 伺服精度最高的伺服系统

你说的测量电机旋转角度是指实验室测量电机旋转定位精度还是指设备上用来反馈角度位置?

如果是前者,建议使用激光跟踪仪测量电机的角度定位精度,测量精度高,测量报告直观,全面,测试费用一次两千左右。

如果是后者,那要看你预期的角度精度和成本,一般圆光栅更容易实现更高精度,成本更高。

圆形光栅一般安装在机构执行端,能直接反馈执行端的定位精度,所以更容易实现高精度定位。

编码器一般伺服电机自带,直接反馈电机轴的角度位置信息,但是电机到执行端一般有一些传动机构,这些传动机构会造成执行端和电机轴之间的误差,虽然有误差,但是重复定位精度不错,可以通过软件补偿提高绝对定位精度。

当然,机构的运动精度还跟结构刚度,运动速度加速度,零件加工精度,装配精度等相关。

另外,编码器也可以安装到执行端的旋转轴上,会有助于提高精度,这种设计应该比较少见。

4. 伺服速度控制

是控制方式不同,速度控制是模拟量控制,位置控制是发脉冲控制。调节速度不同,运用的技术不同,这就是伺服电机速度模式和位置模式区别。

5. 伺服系统精度

这个恐怕因人而异,但是可以提高精度的,下面的做法可以参考: 一、伺服系统定位误差形成原因与克服办法 通常情况下,伺服系统控制过程为:升速、恒速、减速和低速趋近定位点,整个过程都是位置闭环控制。

减速和低速趋近定位点这两个过程,对伺服系统的定位精度有很重要的影响。减速控制具体实现方法很多,常用的有指数规律加减速算法、直线规律加减速算法。指数规律加减速算法有较强的跟踪能力,但当速度较大时平稳性较差,一般适用在跟踪响应要求较高的切削加工中。直线规律加减速算法平稳性较好,适用在速度变化范围较大的快速定位方式中。选择减速规律时,不仅要考虑平稳性,更重要的是考虑到停止时的定位精度。从理论上讲,只要减速点选得正确,指数规律和线性规律的减速都可以精确定位,但难点是减速点的确定。通常减速点的确定方法有: (1) 如果在起动和停止时采用相同的加减速规律,则可以根据升速过程的有关参数和对称性来确定减速点。(2) 根据进给速度、减速时间和减速的加速度等有关参数来计算减速点,在当今高速CPU十分普及的条件下,这对于CNC的伺服系统来说很容易实现,且比方法(1)灵活。伺服控制时,由软件在每个采样周期判断:若剩余总进给量大于减速点所对应的剩余进给量,则该瞬时进给速度不变(等于给定值),否则,按一定规律减速。理论上讲,剩余总进给量正好等于减速点所对应的剩余进给量时减速,并按预期的减速规律减速运行到定位点停止。但实际上,伺服系统正常运转时每个采样周期反馈的脉冲数是几个、十几个、几十个甚至更多,因而实际减速点并不与理论减速点重合。如图1所示,其最大误差等于减速前一个采样周期的脉冲数。若实际减速点提前,则按预期规律减速的速度降到很低时还未到达定位点,可能需要很长时间才能到达定位点。若实际减速点滞后于理论减速点,则到达定位点时速度还较高,影响定位精度和平稳性。为此,我们提出了分段线性减速方法。在低速趋近定位点的过程中,设速度为V0(mm/s),伺服系统的脉冲当量为δ(μm),采样周期为τ(ms),则每个采样周期应反馈的脉冲数为:N0=V0τ/δ。由于实际反馈的脉冲数是个整数,可能有一个脉冲的误差,即此时速度检测误差最大值为l/N0=δ/(V0τ)。采样周期越小、速度越低,则速度检测误差越大。为了满足定位精度是一个脉冲的要求,应使V0很小,使得N0≤1,此时速度检测误差达到100%甚至更高。如果此时仍然实行位置闭环控制,必然造成极大的速度波动,严重影响伺服机构的精确定位。所以,我们认为此时应采取位置开环控制,以避免速度波动。二、分段线性减速精确定位 1、方法与步骤 分段线性减速的特点是减速点不需要精确确定,减速过程速度曲线如图2所示。首先讨论最不利情况,即由伺服系统的最高速度开始减速过程,具体的减速步骤是: (1) 初始速度VG经AB段以加速度a2降速到V2,在BC段以V2匀速运行T2个采样周期,用BC这个时间段来补偿减速点A的误差。A点最大误差是VG对应的一个采样周期的脉冲数NG=VGτ/δ,速度为V2时一个采样周期的脉冲数为N2=V2τ/δ,则只要保证T2≥NG/N2=VG/V2,就可以使BC时间段补偿减速点A点的误差。(2) 速度V2经CD段以加速度a1降速到V1,在DE段以V1匀速运行T1个采样周期,用DE这个时间段来补偿减速点C的误差。类似地,应保证T1≥V2/V1。由于速度V1较低,假设取V1=5mm/s,脉冲当量δ=1μm,采样周期τ=1ms,则单位采样周期应反馈的脉冲数为N1=5,速度检测误差最大可达20%。所以,从这段过程开始就可以采用开环控制,以避免由于速度检测误差而引起速度波动。值得注意的是,开环控制算法应包括伺服机构的死区补偿和零漂补偿模块。(3) 速度V1经EF段以加速度a1降速到V0,在FG段以V0匀速运行T0个采样周期,直到到达定位点,这个过程采用位置开环控制。通常情况下开始减速时伺服系统的速度(假设为VG1)小于最高速度,这时相当于减速起始点A向下移动到A1点,如图2虚线所示。如果初始速度小于V2,如图2中的VG2所示,相当于减速起始点移到了CD段,少了一段减速过程。程序框图如图3所示,图中R为总剩余进给量(脉冲数),RA、RB、RC、RD、RE、RF分别对应图2减速曲线A、B、C、D、E、F点所对应的剩余进给量(脉冲数),梢杂蒝、a、T、τ等参数算出。例如: 图3 速度控制框图 2、几组参数的确定原则 (1) V0、V1和V2 在常规的减速过程中,减速点的位置误差全靠最后低速趋近阶段来补偿,这样,V0就很不好选取。如果V0选得过小,应保证T0≥(VG/V0),则需要很长时间才能到达定位点;如果V0选得较大,直接影响定位精度。分段线性减速方法与常规的减速方法相比,增加了BC、DE两个时间段,减速点的位置误差可以在较高速度得到绝大部分的补偿。因此,V0可以选得很小。通常可取伺服系统的最低速度,这样可以提高伺服系统的定位精度。V1、V2可分别取伺服系统最高速度的1%和10%。(2) a1、a1和a2 加速度越大,减速过程越短,但引起的冲击和误差也越大。因此,在高速阶段加速度可取大些,以保证减速过程的快速性;低速阶段应取较小的加速度,以保证定位精度。通常a1的值在数值上可取为与V0相等。(3) T0、T1和T2 由前面分析可知,为了补偿减速点的位置误差,应取T0=KV1/V0,T1=KV2/V1,T2=KVG/V2,式中K为可靠性系数,用来补偿算法的计算误差及其它一些不确定因素的影响,常取K=1.1~1.3。该方法与伺服系统本身特性无关,可作为任何伺服系统在任意速度下减速控制方法。在我们为上海机床厂研制的YKA7232蜗杆砂轮磨齿机数控系统中,采用了分段线性减速开环趋近定位点的控制方法。实测各轴定位精度和重复定位精度都控制在一个脉冲当量内,性能稳定,获得了很好的效果。