Detaljno objašnjenje triju glavnih kontrolnih točaka servo, stepera i pretvorbe frekvencije!

Dio periferne kontrole gibanja industrijskih robota uglavnom uključuje tri dijela: servo upravljanje, koračno upravljanje i upravljanje pretvorbom frekvencije. Odgovorimo na ove kontrolne točke jednu po jednu.
servo upravljanje
1, Princip rada AC servo motora
Rotor unutar servo motora je trajni magnet, a U/V/W trofazna električna energija kojom upravlja vozač tvori elektromagnetsko polje. Rotor se okreće pod djelovanjem tog magnetskog polja. U isto vrijeme ugrađeni enkoder motora šalje povratni signal vozaču, a vozač uspoređuje povratnu vrijednost s ciljnom vrijednošću kako bi prilagodio kut rotacije rotora. Točnost servo motora određena je točnošću enkodera (broj linija).
2, Sastav i klasifikacija servo sustava
Sastav:
Servo sustav je opći izraz za upravljačke sustave koji koriste položaj i kut kao upravljačke varijable. Sustavi koji su povezani s položajem i kutom, kao što su brzina, kutna brzina, ubrzanje i sila, također su uključeni u servo sustav.
Klasifikacija:
1. Klasificirano prema strukturi upravljanja: otvorena petlja i zatvorena petlja.
2. Klasificirano prema pogonskim komponentama:
a. Servo sustav koračnog motora.
b. Servo sustav istosmjernog motora.
c. Servo sustav AC motora.
3, Karakteristike servo motora (AC)
1 Visoka točnost pozicioniranja, obični servo motori mogu doseći 0.036 stupnjeva
2 Brzo vrijeme odziva.
3 Kontrola je praktična i fleksibilna, a sustav kontrole je jednostavan za implementaciju.
4 Postoji mnogo dostupnih modela, a različite vrste mogu se odabrati prema različitim okruženjima primjene.
5 Osigurajte potpunu kontrolu zatvorene petlje, koja može pravovremeno nadzirati status rada i napraviti odgovarajuće prilagodbe i promjene.
4, Struktura servo sustava

5, Koraci odabira za servo upravljanje
1. Odredite mehaničke specifikacije, opterećenje, krutost i druge parametre.
2. Potvrdite parametre akcije, kao što su brzina kretanja, hod, vrijeme ubrzanja i usporavanja, ciklus, točnost itd.
3. Odaberite inerciju motora, inerciju opterećenja, inerciju pretvorbe osi motora i inerciju rotora.
4. Odaberite brzinu vrtnje motora.
5. Odaberite nazivni zakretni moment motora. Moment opterećenja, moment ubrzanja i usporavanja, trenutni maksimalni moment i stvarni moment.
6. Odaberite razlučivost mehaničkog položaja motora.
7. Odaberite model motora na temelju gore navedenog.
6, Primjena servo upravljanja

Kontrola koraka
1, Princip rada koračnih motora
Koračni motor je aktuator koji pretvara električne impulse u kutni pomak. Kada koračni pokretač primi impulsni signal, pokreće koračni motor da se okreće pod fiksnim kutom (koji se naziva "kut koraka") u postavljenom smjeru, a njegova rotacija teče korak po korak pod fiksnim kutom. Kutni pomak se može kontrolirati kontrolom broja impulsa kako bi se postiglo točno pozicioniranje; U isto vrijeme, brzina i ubrzanje rotacije motora mogu se kontrolirati kontrolom frekvencije impulsa, čime se postiže cilj regulacije brzine. Koračni motori mogu se koristiti kao posebna vrsta motora za potrebe upravljanja, a naširoko se koriste u raznim regulacijama otvorene petlje zbog njihove karakteristike da nema akumulirane pogreške (točnost od 100%).

2, Klasifikacija koračnih motora
Često korišteni koračni motori sada uključuju reaktivne koračne motore (VR), koračne motore s permanentnim magnetima (PM), hibridne koračne motore (HB) i jednofazne koračne motore.
Koračni motori s trajnim magnetom općenito su dvofazni, s malim zakretnim momentom i volumenom i kutom koraka od općenito 7,5 stupnjeva ili 15 stupnjeva;
Reaktivni koračni motori općenito su trofazni i mogu postići visok izlazni moment. Koračni kut je općenito 1,5 stupnjeva, ali i buka i vibracije su značajni. Magnetski krug rotora reaktivnog koračnog motora izrađen je od mekih magnetskih materijala, a na statoru postoje višefazni pobudni namoti koji generiraju okretni moment korištenjem promjena u magnetskoj vodljivosti.
Hibridni koračni motor odnosi se na kombinaciju prednosti permanentnih magneta i reaktivnih motora. Podijeljen je u dvije faze i pet faza: kut koraka dviju faza općenito je 1,8 stupnjeva, dok je kut koraka pet faza općenito 0.72 stupnja. Ovaj tip koračnog motora je najčešće korišten.
3, Sustav koračnog motora

1. Terminologija za statičke indikatore koračnih motora
a. Fazni broj: Broj pari pobudnih zavojnica koje generiraju različita N i S magnetska polja. Obično se predstavlja s mb Broj otkucaja: Broj impulsa ili stanja vodljivosti potrebnih za dovršetak periodične promjene u magnetskom polju predstavljen je s n ili se odnosi na broj impulsa potrebnih da se motor okrene kroz kut nagiba zuba.
c. Kut koraka: u skladu s impulsnim signalom, kut rotacije rotora motora se pomiče θ Predstavlja.
d. Moment pozicioniranja: Moment zaključavanja samog rotora motora kada motor nije uključen (uzrokovan harmonicima u obliku zuba magnetskog polja i mehaničkim pogreškama).
e. Statički zakretni moment: Zakretni moment zabravljivanja osovine motora kada se motor ne okreće pod nazivnim statičkim električnim djelovanjem.
2. Dinamički pokazatelji i terminologija koračnih motora
a. Preciznost kuta koraka: Pogreška između stvarne vrijednosti i teorijske vrijednosti kuta koraka za svaki okretaj koračnog motora.
b. Gubitak koraka: Broj koraka koje motor napravi tijekom rada, a koji nije jednak teoretskom broju koraka. To se zove gubitnički korak.
c. Kut neusklađenosti: Kut pod kojim je os zuba rotora pomaknuta od osi zuba statora.
d. Maksimalna frekvencija pokretanja bez opterećenja: Maksimalna frekvencija pri kojoj se motor može pokrenuti izravno bez opterećenja pod određenim oblikom pogona, naponom i nazivnom strujom.
e. Maksimalna radna frekvencija bez opterećenja: Maksimalna frekvencija brzine motora bez opterećenja pod određenim pogonskim oblikom, naponom i nazivnom strujom.
f. Frekvencijska karakteristika radnog momenta: Krivulja odnosa između izlaznog momenta i frekvencije koju mjeri motor tijekom rada pod određenim uvjetima ispitivanja naziva se frekvencijska karakteristika radnog momenta.
4, Izbor koračnog motora
1. Odabir kuta koraka: Kut koraka motora ovisi o zahtjevima točnosti opterećenja.
2. Odabir statičkog momenta: Odabir statičkog momenta temelji se na radnom opterećenju motora. Općenito, statički moment treba biti unutar 2-3 puta opterećenja trenjem.
3. Odabir struje: Zbog različitih strujnih parametara, karakteristike rada se jako razlikuju. Struja motora može se odrediti na temelju karakteristične krivulje zakretnog momenta.

5, Neke karakteristike koračnih motora
1. Točnost općeg koračnog motora je 3-5% kuta koraka i ne akumulira se.
Maksimalna dopuštena temperatura na površini koračnog motora općenito je iznad 130 stupnjeva Celzijusa.
Zakretni moment koračnog motora smanjit će se s povećanjem brzine.
4. Koračni motor može raditi normalno pri malim brzinama, ali ako prijeđe određenu brzinu, ne može se pokrenuti i prati ga zviždući zvuk.
5. Koračne motore treba koristiti u situacijama male brzine - brzina ne smije prelaziti 1000 okretaja u minuti.

VI Usporedba performansi između dva tipa motora
1. Različita točnost upravljanja
Koračni kut petofaznog hibridnog koračnog motora općenito je {{0}}.72 stupnja i 0,36 stupnjeva. Točnost upravljanja AC servo motora jamči rotacijski enkoder na stražnjem kraju osovine motora. Za motor sa standardnim koderom od 2500 linija, njegov ekvivalent impulsa je 360 ​​stupnjeva /10000=0.036 stupnjeva, a točnost servo motora veća je od točnosti koračnog motora.
2. Različite niskofrekventne karakteristike
Koračni motori su skloni niskofrekventnim vibracijama pri malim brzinama. AC servo motor radi vrlo glatko i nema vibracija čak ni pri malim brzinama.

3. Različite mogućnosti preopterećenja
Koračni motori općenito nemaju sposobnost preopterećenja. AC servo motori imaju veliku sposobnost preopterećenja.
4. Različite operativne performanse
Upravljanje koračnim motorom je upravljanje otvorenom petljom. Ako je frekvencija pokretanja previsoka ili je opterećenje preveliko, lako je uzrokovati gubitak koraka ili blokadu rotora. Ako je brzina previsoka pri zaustavljanju, lako je uzrokovati prekoračenje. Sustav AC servo pogona je zatvorena petlja, a vozač može izravno uzorkovati povratni signal kodera motora. Unutarnja struktura petlji položaja i brzine općenito ne uzrokuje gubitak koraka ili prekoračenje koračnog motora, a izvedba upravljanja je pouzdanija.
5. Različite performanse brzine odziva
Potrebno je 200-400 milisekundi da koračni motor ubrza iz mirovanja u radnu brzinu (obično nekoliko stotina okretaja u minuti). Performanse ubrzanja AC servo sustava su dobre. Uzimajući Panasonic MSMA 400W AC servo motor kao primjer, potrebno mu je samo nekoliko milisekundi da ubrza od statične do svoje nazivne brzine od 3000 RPM, i može se koristiti u kontrolnim situacijama koje zahtijevaju brzo pokretanje i zaustavljanje
6. Različite karakteristike momenta frekvencije
Izlazni moment koračnog motora opada s povećanjem brzine i naglo opada pri većim brzinama. AC servo motor daje konstantan okretni moment.
Ukratko, AC servo sustavi nadmašuju koračne motore u mnogim aspektima performansi. Ali u nekim situacijama niske potražnje, koračni motori se često koriste kao izvršni motori. Stoga, u procesu projektiranja upravljačkog sustava, treba sveobuhvatno razmotriti više čimbenika kao što su zahtjevi za upravljanjem i troškovi, te odabrati odgovarajuće upravljačke motore.

Kontrola varijabilne frekvencije
1, Uvod u General Motors
Trofazni kavezni AC motor najčešći je tip asinkronog motora, a njegova struktura i karakteristike su sljedeće:

感应电机的构造示意图

Shematski prikaz konstrukcije motora

2, Principi i sastav frekvencijskih pretvarača
Frekvencijski pretvarač je upravljački uređaj koji može jednostavno i slobodno mijenjati brzinu AC motora. Metoda za promjenu brzine AC motora je sljedeća.
Frekvencijski pretvarač postiže regulaciju brzine promjenom frekvencije napajanja AC motora:

变频器的构成如下:

1. Pretvarač (ispravljač)
Ispravljač s diodnim mostom je naširoko korišten, kao što je prikazano na slici 1, koji pretvara napajanje frekvencije snage u istosmjerno napajanje. Dva seta tranzistorskih pretvarača također se mogu koristiti za formiranje reverzibilnog pretvarača, koji može obavljati regenerativni rad zahvaljujući svom reverzibilnom smjeru snage.
2. Krug ravnog vala
U ispravljenom istosmjernom naponu ispravljača postoji pulsirajući napon 6 puta veći od frekvencije napajanja, a pulsirajuća struja koju stvara pretvarač također uzrokuje promjene istosmjernog napona. Za suzbijanje fluktuacija napona, induktori i kondenzatori se koriste za apsorbiranje pulsirajućeg napona (struje). Kada je kapacitet uređaja mali, ako postoji rezerva u komponentama koje se sastoje od napajanja i glavnog kruga, induktivitet se može izostaviti i može se koristiti jednostavan krug ravnog vala.
3. Pretvarač
Za razliku od ispravljača, pretvarači pretvaraju istosmjernu struju u izmjeničnu struju na potrebnoj frekvenciji, dopuštajući šest sklopnim uređajima da provode i isključuju se na unaprijed određeno vrijeme, što rezultira 3-faznim AC izlazom.
4. Kočni krug
Kada se asinkroni motor koristi u području regenerativnog kočenja (s negativnom stopom klizanja), regenerativna energija pohranjuje se u kondenzator kruga ravnog vala, uzrokujući povećanje istosmjernog napona. Općenito govoreći, energija akumulirana inercijom mehaničkog sustava (uključujući električni motor) veća je od energije pohranjene kondenzatorom. Kada je potrebno brzo kočenje, može se koristiti reverzibilni pretvarač za povratnu vezu s napajanjem ili postavljanje kočionog kruga (prekidač i otpornik) za potrošnju regenerativne energije, kako bi se spriječio porast napona istosmjernog kruga.
3, Svrha primjene i svrha pretvarača frekvencije
Pogon promjenjive brzine sastavljen od pretvarača frekvencije i motora izmjenične struje naziva se pogon pretvarača frekvencije, a njegove funkcionalne svrhe su sljedeće. Među njima možda postoje međusobne korelacije, ali jasne klasifikacije zapravo nema. Ova tablica služi samo kao referenca.