Các phương pháp điều khiển của bộ truyền động Servo là gì? - Tin tức ngành

Bộ điều khiển servo là bộ điều khiển được sử dụng để điều khiển động cơ servo, có chức năng tương tự như bộ biến tần hoạt động trên động cơ AC thông thường. Nó là một phần của hệ thống servo và chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống định vị có độ chính xác cao.

news-225-225

news-291-173

1. Kiểm soát vị trí

Chế độ điều khiển vị trí thường được xác định bằng tần số xung đầu vào bên ngoài để xác định tốc độ quay và bằng số xung để xác định góc quay. Một số servo cũng có thể trực tiếp gán giá trị cho tốc độ và độ dịch chuyển thông qua giao tiếp. Vì chế độ vị trí có thể kiểm soát chặt chẽ cả tốc độ và vị trí nên nó thường được áp dụng cho các thiết bị định vị.

2. Kiểm soát mô-men xoắn

Phương pháp điều khiển mô men xoắn là thiết lập mô men xoắn đầu ra của trục động cơ ra bên ngoài thông qua đầu vào tương tự bên ngoài hoặc chỉ định địa chỉ trực tiếp. Mô men xoắn được thiết lập có thể được thay đổi bằng cách thay đổi cài đặt tương tự ngay lập tức hoặc bằng cách thay đổi giá trị địa chỉ tương ứng thông qua giao tiếp.
Ứng dụng chủ yếu trong các thiết bị cuộn và tháo cuộn có yêu cầu nghiêm ngặt về vật liệu, chẳng hạn như thiết bị cuộn hoặc thiết bị sợi quang. Cài đặt mô-men xoắn phải được thay đổi bất cứ lúc nào theo sự thay đổi của bán kính cuộn để đảm bảo rằng ứng suất của vật liệu không thay đổi theo sự thay đổi của bán kính cuộn.

3. Chế độ tốc độ

Tốc độ quay có thể được điều khiển thông qua đầu vào tương tự hoặc tần số xung. Trong điều khiển PID vòng ngoài với thiết bị điều khiển phía trên, chế độ tốc độ cũng có thể được định vị, nhưng tín hiệu vị trí của động cơ hoặc tín hiệu vị trí của tải trực tiếp phải được đưa trở lại điều khiển phía trên để tính toán. Chế độ vị trí cũng hỗ trợ phát hiện vòng ngoài tải trực tiếp của tín hiệu vị trí. Lúc này, bộ mã hóa ở đầu trục động cơ chỉ phát hiện tốc độ động cơ và tín hiệu vị trí được cung cấp bởi thiết bị phát hiện trực tiếp ở đầu tải cuối cùng. Ưu điểm của điều này là có thể giảm lỗi trong quá trình truyền trung gian và tăng độ chính xác định vị của toàn bộ hệ thống.

Nếu không có yêu cầu về tốc độ và vị trí của động cơ, miễn là mô-men xoắn đầu ra không đổi thì tất nhiên chế độ mô-men xoắn được sử dụng.

Nếu có yêu cầu về độ chính xác nhất định đối với vị trí và tốc độ, nhưng mô men xoắn thời gian thực không được quan tâm lắm, thì sử dụng chế độ mô men xoắn không tiện. Tốt hơn là sử dụng chế độ tốc độ hoặc vị trí.

Nếu bộ điều khiển trên có chức năng điều khiển vòng kín tốt thì hiệu quả điều khiển tốc độ sẽ tốt hơn. Nếu yêu cầu không quá cao hoặc về cơ bản không có yêu cầu thời gian thực thì nên áp dụng phương pháp điều khiển vị trí.

Bộ truyền động servo, còn được gọi là "bộ điều khiển servo" hoặc "bộ khuếch đại servo", là một loại bộ điều khiển được sử dụng để điều khiển động cơ servo. Chức năng của chúng tương tự như chức năng của bộ biến tần hoạt động trên động cơ AC thông thường và chúng là một phần của hệ thống servo. Chúng chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống định vị có độ chính xác cao. Nhìn chung, động cơ servo được điều khiển thông qua ba phương pháp: vị trí, tốc độ và mô-men xoắn để đạt được vị trí có độ chính xác cao của hệ thống truyền động. Hiện tại, đây là sản phẩm cao cấp trong công nghệ truyền động.

Bộ truyền động servo là một thành phần quan trọng của điều khiển chuyển động hiện đại và được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị tự động hóa như rô bốt công nghiệp và trung tâm gia công CNC. Đặc biệt đối với bộ truyền động servo được sử dụng để điều khiển động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu AC, chúng đã trở thành điểm nóng nghiên cứu trong nước và quốc tế. Thiết kế hiện tại của bộ truyền động servo truyền thông thường áp dụng thuật toán điều khiển vòng kín dòng điện, vận tốc và vị trí dựa trên điều khiển vectơ. Tính hợp lý của thiết kế vòng kín tốc độ trong thuật toán này đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất của toàn bộ hệ thống điều khiển servo, đặc biệt là về mặt điều khiển tốc độ.

Độ chính xác đo tốc độ thời gian thực của rôto động cơ là rất quan trọng để cải thiện các đặc tính động và tĩnh của điều khiển tốc độ trong vòng lặp tốc độ của bộ truyền động servo. Để tìm kiếm sự cân bằng giữa độ chính xác đo lường và chi phí hệ thống, bộ mã hóa quang điện gia tăng thường được sử dụng làm cảm biến tốc độ và phương pháp đo tốc độ thường được sử dụng tương ứng là phương pháp đo tốc độ M/T. Mặc dù phương pháp đo tốc độ M/T có độ chính xác đo lường nhất định và phạm vi đo rộng, nhưng nó có những khuyết điểm cố hữu, chủ yếu bao gồm:

1. Ít nhất một xung bánh xe mã hoàn chỉnh phải được phát hiện trong chu kỳ đo tốc độ, điều này sẽ giới hạn tốc độ tối thiểu có thể đo được;

2. Công tắc hẹn giờ của hai hệ thống điều khiển dùng để đo tốc độ khó có thể duy trì đồng bộ nghiêm ngặt và độ chính xác của phép đo tốc độ không thể được đảm bảo trong các tình huống đo có sự thay đổi tốc độ lớn. Do đó, sơ đồ thiết kế vòng lặp tốc độ truyền thống sử dụng phương pháp đo tốc độ này khó có thể cải thiện hiệu suất theo dõi tốc độ và điều khiển của bộ truyền động servo

Hiện nay, các bộ truyền động servo chính thống sử dụng bộ xử lý tín hiệu số (DSP) làm lõi điều khiển, có thể triển khai các thuật toán điều khiển phức tạp, đạt được số hóa, kết nối mạng và trí thông minh. Các thiết bị điện thường sử dụng mạch truyền động được thiết kế với các mô-đun nguồn thông minh (IPM) làm lõi. IPM tích hợp mạch truyền động bên trong và có mạch phát hiện và bảo vệ lỗi quá áp, quá dòng, quá nhiệt, thiếu điện áp, v.v. Mạch khởi động mềm cũng được thêm vào mạch chính để giảm tác động của quá trình khởi động lên bộ truyền động. Bộ truyền động điện trước tiên chỉnh lưu nguồn điện ba pha hoặc nguồn điện lưới đầu vào thông qua mạch chỉnh lưu cầu toàn phần ba pha để thu được nguồn điện DC tương ứng. Sau khi chỉnh lưu, nguồn điện ba pha hoặc nguồn điện lưới được sử dụng để truyền động động cơ servo AC đồng bộ nam châm vĩnh cửu ba pha thông qua bộ biến tần tần số loại điện áp PWM sin ba pha. Toàn bộ quá trình của bộ truyền động điện có thể được mô tả đơn giản là quá trình AC-DC-AC. Mạch cấu trúc chính của bộ chỉnh lưu (AC-DC) là mạch chỉnh lưu cầu toàn phần ba pha không điều khiển.

Với ứng dụng hệ thống servo trên quy mô lớn, việc sử dụng, gỡ lỗi và bảo trì ổ đĩa servo là những vấn đề kỹ thuật quan trọng đối với ổ đĩa servo hiện nay. Ngày càng có nhiều nhà cung cấp dịch vụ công nghệ điều khiển công nghiệp tiến hành nghiên cứu kỹ thuật chuyên sâu về ổ đĩa servo.

Phương pháp điều khiển của bộ truyền động Servo là gì?