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伺服電機(jī)如何控制（wgb）

伺服電機(jī)的控制是一個(gè)復(fù)雜而精確的過程，主要依賴于伺服系統(tǒng)（包括伺服電機(jī)、伺服控制器和反饋裝置）的協(xié)同工作。以下是對(duì)伺服電機(jī)控制方式的詳細(xì)解析：

一、控制方式

伺服電機(jī)主要有三種控制方式：轉(zhuǎn)矩控制（電流環(huán)）、速度控制（電流環(huán)、速度環(huán)）和位置控制（電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)）。

1. 轉(zhuǎn)矩控制：

• 原理：通過外部模擬量的輸入或者直接的地址賦值來設(shè)定電機(jī)軸對(duì)外輸出轉(zhuǎn)矩的大小。

• 應(yīng)用：主要應(yīng)用于需要嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)矩的場合。

2. 速度控制：

• 原理：通過模擬量的輸入或者脈沖的頻率對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度進(jìn)行控制。

• 特點(diǎn)：速度環(huán)控制時(shí)包含了速度環(huán)和電流環(huán)，任何模式都必須使用電流環(huán)，因?yàn)殡娏鳝h(huán)是控制的根本。

3. 位置控制：

• 原理：伺服中最常見的控制模式，通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，通過脈沖的個(gè)數(shù)來確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。

• 應(yīng)用：一般應(yīng)用于定位裝置。

二、控制原理

伺服電機(jī)的控制原理基于三環(huán)控制結(jié)構(gòu)，即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。

1. 電流環(huán)：

• 位置：完全在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部進(jìn)行。

• 原理：通過霍爾裝置檢測(cè)驅(qū)動(dòng)器給電機(jī)的各相輸出電流，負(fù)反饋給電流的設(shè)定進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，使輸出電流盡量接近等于設(shè)定電流。電流環(huán)就是控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的。

2. 速度環(huán)：

• 原理：通過檢測(cè)伺服電機(jī)編碼器的信號(hào)進(jìn)行負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)，其環(huán)內(nèi)PID輸出直接就是電流環(huán)的設(shè)定。

• 特點(diǎn)：速度環(huán)控制時(shí)包含了速度環(huán)和電流環(huán)，任何模式都必須使用電流環(huán)。

3. 位置環(huán)：

• 位置：最外環(huán)，可以在驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)編碼器間構(gòu)建，也可以在外部控制器和電機(jī)編碼器或者最終負(fù)載間構(gòu)建。

• 原理：位置環(huán)內(nèi)部輸出就是速度環(huán)的設(shè)定。在位置控制模式下，系統(tǒng)進(jìn)行了所有三個(gè)環(huán)的運(yùn)算，此時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)算量****，動(dòng)態(tài)響應(yīng)也最慢。

三、控制信號(hào)

在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，如PLC控制伺服電機(jī)時(shí)，需要多種類型的信號(hào)：

1. 脈沖信號(hào)：控制速度和方向，是PLC控制伺服系統(tǒng)中最基本的信號(hào)之一。

2. 方向信號(hào)：決定旋轉(zhuǎn)方向，當(dāng)需要電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，方向信號(hào)為高電平；當(dāng)需要電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，方向信號(hào)為低電平。

3. 使能信號(hào)：控制啟動(dòng)和停止，當(dāng)使能信號(hào)為高電平時(shí)，伺服電機(jī)開始工作；當(dāng)使能信號(hào)為低電平時(shí)，伺服電機(jī)停止工作。

4. 報(bào)警信號(hào)：用于故障處理，當(dāng)伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常情況時(shí)，PLC會(huì)輸出報(bào)警信號(hào)。

四、控制流程

伺服電機(jī)的控制流程大致如下：

1. 輸入控制信號(hào)（如脈沖、方向、使能等）到伺服控制器。

2. 伺服控制器根據(jù)輸入信號(hào)和內(nèi)部算法計(jì)算出控制指令。

3. 控制指令通過伺服驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)化為電壓或電流信號(hào)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

4. 伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，編碼器反饋實(shí)際位置和速度信息給伺服控制器。

5. 伺服控制器根據(jù)反饋信息調(diào)整控制指令，形成閉環(huán)控制，確保電機(jī)按照預(yù)定軌跡和速度運(yùn)動(dòng)。

綜上所述，伺服電機(jī)的控制是一個(gè)高度自動(dòng)化和精確化的過程，依賴于先進(jìn)的控制算法和精確的反饋機(jī)制。