SIEMENS连云港市西门子中国一级代理-西门子变频器伺服电机一级总代理
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 更新时间 2024-07-05 09:10:00 价格 请来电询价 变频器 西门子代理商 触摸屏 西门子一级代理 伺服电机 西门子一级总代理 联系电话 18126392341 联系手机 15267534595 联系人 梁涛 立即询价 |
时域范围内的信号曲线
速度闭环的伯德图
影响伺服系统性能的因素
![图片](http://img.11467.com/2024/06-04/3372225737.jpg)
(1)电机
电机是伺服系统的重要组成部分,电机执行能力的好坏将决定整个伺服系统的控制特性。常见的伺服电机可以分为直流调速电机与交流调速电机。
和直流电机相比,交流伺服电机没有直流电机的换向器和电刷等带来的缺点。同时,电机的转动惯量、转子阻抗、电刷结构以及散热等都会影响伺服系统的性能。
(2)编码器
编码器作为控制的反馈元件,也是影响系统精度的重要因素。首先,编码器的脉冲数会直接影响系统的定位和速度控制精度;其次,编码器的Zui高转速也制约电机的Zui大转速。目前,用于伺服控制系统的编码器通常为光电编码器,分为增量式、juedui值、正余弦以及旋转变压器等类型。
编码器的抗干扰能力会给系统的稳定性带来直接的影响。对于永磁同步电机,正确的转子位置识别也是控制的前提,因此,编码器能提供给驱动器正确的转子位置,也是控制的关键。
(3)驱动器
驱动器是伺服控制的核心。根据电机类型的不同,驱动器也分为不同的种类,如晶体管放大驱动器、直流驱动器及交流驱动器,目前工控行业比较常见的是交流驱动器。例如,西门子公司推出的Sinamics S120驱动器,其实是通过SPWM方式来控制电机的,其控制方式是空间矢量控制。通常情况下,电流环与速度环都是在驱动器中实现的,而位置控制可以在运动控制器中完成,也可以在驱动器中实现。
电流环与速度环的闭环特性是衡量一个控制系统性能的标准,如电流环与速度环的采样周期,速度环与电流环的带宽,控制回路上的各种滤波、延迟等,都会影响系统的精度与动态响应能力。
(4)运动控制器
运动控制是在驱动器的速度环基础上,增加了位置控制、齿轮同步、凸轮、插补等运动控制功能的控制方式。
运动控制器对驱动器的控制方式有3种,即数字通信方式、模拟量方式、脉冲方式。
①数字通信方式:分辨率高,信号传输快速、可靠,可以实现高性能的灵活控制,需要通信协议。例如,西门子的Simotion与驱动器之间的数据交换采用基于Profibus或Profinet的Profidrive协议。还有其他一些欧系公司采用CAN总线的方式,日系安川公司推出了基于MECHATROLINK总线的驱动产品,通过以上的总线方式,实现了传动与运动控制器之间的数据传输控制,特别适合于需要各轴间的协调同步和插补控制的应用,除了实现机械所必需的转矩、位置、速度控制功能以外,还可实现要求精度极高的相位协调控制等。
②模拟量方式:分辨率低,信号可靠性与抗干扰性能差,但兼容性好。例如,西门子的运动控制器Simotion与第三方驱动器之间的控制可以通过模拟量的方式来实现。
③脉冲方式:可靠性高,快速性差,灵活性差。驱动对象为步进电机。
在系统选型配置过程中,运动控制器对驱动器的控制方式是设计者需要考虑的重要因素。通信是Zui稳定、快捷的控制方式,同时要考虑通信的传输速度。通信周期受通信速率与数据量大小的制约,以西门子的运动控制器Simotion为例,在传输速率为1.5Mbit/s的情况下,控制6个以上的轴时,系统的通信周期默认为3ms。同时,受通信周期的限制,运动控制器的插补周期与位置环采样周期通常为通信周期的整数倍。对于运动控制器来说,其插补周期与位置环采样周期是衡量系统性能的关键。
(5)机械传动
电机通常靠机械传动结构(如联轴器、齿轮箱、丝杠、传送带、机械凸轮等)与负载相接。这样,联轴器的刚性、齿轮间隙、传送带的松紧都会影响系统的控制精度。例如,对于直线移动的执行部件,电机通常靠同步皮带轮或者丝杠进行连接,同步皮带轮的啮合间隙或者丝杠螺母的滚珠与滚道间隙等,都会对直线运动位移精度造成影响。而对于机械凸轮,必须保证速度或加速度边界条件,才能使系统不至于产生机械谐振。
(6)负载
作为控制的Zui终对象,负载对系统性能的影响也不可忽略。负载的转动惯量的大小会影响系统的动态特性,如转动惯量大,其加速与停止过程中会要求系统的输出扭矩大,要求驱动器的驱动能力高。
另外,负载与电机的转动惯量比也会影响系统的性能,转动惯量比越小,控制越容易,但电机的效率越低;惯量比大,会给系统的高频带来谐振点,从而增加控制难度。关于负载与电机惯量比的分配,可以参考BoschRexroth公司给出的“适配标准” :快速定位<2∶1,修正定位<5∶1,高速率变换<10∶1。
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