动态伺服控制器

一般伺服电机（http://www.vfe.cc/NewsDetail-1311.aspx）都有三种控制方式，即：速度控制方式，转矩控制方式和位置控制方式，其中速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的，而位置控制是通过发脉冲来控制的。本文详细介绍伺服电机的控制方式。一、伺服电机控制方式　　一般伺服电机主要有三种控制方式，即速度控制方式，转矩控制方式和位置控制方式，下面分别对每种控制方式进行详细说明。1速度控制方式　　通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位机控制装置的外环PID控制时，速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位机反馈以做运算用。速度模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加了整个系统的定位精度。2转矩控制方式　　转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为：例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时，电机轴输出为2.5Nm，如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定力矩的大小，也可以通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如绕线装置或拉光纤设备。3位置控制方式　　位置控制方式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的 大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服驱动器可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置，应用领域如数控机床、印刷机械等等。二、控制方式的选择　　如何选择伺服电机的控制方式呢? 就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。　　如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。　　如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。　　如果对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢(比如PLC，或低端运动控制器)，就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率(比如大部分中高端运动控制器)；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，而且，这时完全不需要使用伺服电机。

微机控制电子万能试验机/伺服驱动机技术介绍A、机器用途：电脑拉力试验机可对金属、非金属以及构件进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离撕裂、蠕变等试验。B、软件系统：中文Windows’2000/XP平台下的软件包。C、动力系统：a、伺服驱动机：日本松下交流驱动器、日本松下伺服电机、德国行星减速机滚 珠丝杆、光杆直线轴承、同步带传动 b、变频驱动机：台湾交流电机、台湾变频器、台湾减速机、T型丝杆、光杆直线轴承、同步带传动。D、量程模式：全量程不分档，等效七档。E、高效辩率：分辨率为+250000码。F、自动存储：试验条件、测试结果、标距位置自动存储。G、自动返回：可自动返回到试验初始位置H、自动校准：负荷、伸长可按所加标准值自动标定。I、多元控制：具有位移、负荷、应力、伸长、应变等控制方式。G、手动装置：多方位的操作单元，使十字头位置调整更为便捷。K、连续试验：一批试验参数设定完成后，可连续进行测试。L、宽测范围：可同时标定多只传感器，扩展测试范围。M、数据编辑：试验完毕后，在试验曲线上可用鼠标编辑数据。N、多种曲线：可选择应力-应变、力-伸长、力-时间、强度-时间等多种曲线，同一图形上可显示三种不同的曲线。O、曲线对比：同组试样的曲线可叠加对比。P、图形分析：试验曲线上任意点可进行局部放大分析。Q、报告编辑：可按用户需求输出不同的报告格式。R、多重保护：系统具有过流、过压、过速、欠流、欠压等保护;十字头行程具有程控限位、极限限位、软件限位三重保护；负荷传感器具有超量程保护；出现紧急情况时可进行紧急制动。S、动态显示：测试过程中，负荷、伸长、位移以及选中的试验曲线随着测试的进行，实时动态显示在主控屏幕上。T、峰值保持：在测试整个过程中，测试项目的最大值始终跟随试验的进行在屏幕窗口上显示。U、便捷调零：负荷、伸长、位移只需按一个键即可手动调零，同时具有测试开始时系统自动进行调零功能。V、一机多用：可增配不同规格的传感器和夹具，拓宽测量范围，从而实现一机多用。W、执行标准：满足ISO、JIS、ASTM、DIN、GB等多种试验方法标准。

文献: 新编液压工程手册 北京理工大学出版社 一九九八年十二月出版　　[URL=http://www.okyiqi.com]电液伺服试验机[/URL]分为动态电液伺服和静态电液伺服[URL=http://www.okyiqi.com]试验机[/URL]两种，伺服阀更适合于动态试验机，而电液比例阀在静态试验机上有无可比拟的优越性。电液比例阀式万能试验机及老产品技术改造自开始生产至今已有100多台，所有产品都正常工作，小至100kN大至15000kN微机控制电液伺服试验机压力试验机。电液比例阀控制技术是目前国内外最新控制技术填补了试验机行业空白，将电液比例阀成功运用于静态电液伺服试验机，打破伺服阀在静态试验机上的垄断局面，使其具有更高可靠性、稳定性及技术先进性，为我国液压试验机发展开辟更为广阔的前景。将该项技术成功应用于普通液压式试验机技术改造，使老产品更新换代成为可能，使之达到与新的电液伺服试验机具有相同的技术水平，使用更为方便可靠。欢迎订购我公司产品，我们将以先进的高技术产品、优越的性能价格比回报广大用户。让用户买了放心，使用放心，使用上质量可靠、稳定性高、功能齐全、性能优良、操作简单、使用方便的一代高科技产品。　　一. 当前国内外同类产品技术概况　　随着[URL=http://www.okyiqi.com]试验机[/URL]技术的发展，国内外电子液压[URL=http://www.okyiqi.com]万能试验机[/URL]，近年来发展了三种不同控制方式；一种是电液伺服阀控制，一种是采用具有速度控制器的压力阀控制，第三种是宽流量范围的比例阀控制，除了控制系统外，还采用高精度力与位移测量系统及计算机采集处理等技术，在功能上达到甚至超过电子万能试验机，尤其在大负荷上液压万能试验机及各种[URL=http://www.okyiqi.com/pages_products/prolist_9.html]压力试验机[/URL]具有更大的优势。日本岛津UEH型及美国STEX公司的HVL型液压万能试验机均采用电液伺服阀控制双向油缸；负荷、变形、位移控制由电液伺服闭环控制，同时具有电子测量和计算机数据处理功能，电液伺服阀的优点是静动态性能良好，分辨率高、滞环小、线性度高、工作范围广更适合动态电液伺服试验机。其缺点是用于静态液压万能试验机上未能发挥其特点，使其造价提高、抗污染能力变差、工作噪声较大，油温升高快，有些还需水冷却。　　西德申克公司的UPM液压[URL=http://www.okyiqi.com]万能试验机[/URL]，其控制原理是由速度控制器控制力矩电机而带动压力控制阀施加负荷，并具有速度电流反馈，是一种传统的控制方式。　　在国内济南试验机厂与其他厂家合作研究了500kN微机控制液压万能试验机与日本岛津产品相似，采用伺服阀控制，此外济南试验机厂已引进日本500kN的UDH型电液伺服阀式液压万能试验机，目前上述产品均在济南试验机厂生产。　　二. 电液比例阀与伺服阀控制技术在静态万能试验机上应用比较（见下表）　　“比例控制阀发展的初期阶段，仅仅是将比例电磁铁代替普通液压阀的开关型电磁铁或调节手柄，这种比例阀的结构原理和设计准则没有变化。这种比例阀工作频宽小，稳定滞环大，只能用于开环控制。七十年代中期至八十年代初，是比例阀发展的第二个阶段，比例阀开始采用各种内反馈原理，耐高压，比例电磁铁出口比例放大技术日趋成熟。阀工作频宽达到5～10Hz稳定滞环降低到3%左右，八十年代以后，比例阀技术发展进入第三阶段，比例阀原理进一步改善，采用了压力流量位移反馈和动压反馈及电校正等手段，使阀稳定精度动态相应和稳定性都有进一步提高。除中位仍有部分死区外其控制性能与伺服阀更为接近”。“此外比例放大技术也相应迅速发展，不仅集成了各种反馈信号传感接受和处理功能，而且尺寸大为减小，可安装在阀体上使整个控制系统组成一体，使用更为方便，比例电磁铁驱动力的提高，也为阀的动态特性的改善提供了条件”，将其应用于静态电液伺服万能试验机中，配合微机精密调速控制系统已完全满足其使用要求。　　电液比例阀与伺服阀控制技术在静态万能试验机上应用比较 电 液 比 例 阀 伺 服 阀 电液比例阀：抗污染能力极强，对液压油的过滤要求为20μm，可实现无故障运行。伺服阀：对液压油的过滤要求需达到3μm以内，抗污染能力极弱，尤其对静态液压式试验机间隙密封的柱塞油缸，更易引起油质污染，阻塞伺服阀。控制方式：电液比例阀是纯数字电器伺服控制、电路简单，稳定性非常高。控制方式：伺服阀多数采用模拟电器控制、电路复杂，稳定性较弱。 工作状态：电液比例阀是在低压起动，系统压力随试验力增加而比例增加，噪音低、油温不易上升，不需冷却装置。 工作状态：伺服阀是在高压状态下起动，正常工作时始终处于最高压力下，工作噪音大、油温升高快，容易渗漏，需要进行水循环冷却。 电器测量控制系统：采用计算机总线插卡式设计，所有功能通过软件来完成，有利于功能扩展、软件升级及微机联网，并且具有故障自诊断功能，维修极为方便，只需更换微机内相应插卡即可。 电器测量控制系统：伺服阀电器测量控制系统大多数采用德国都利公司电箱，需自配计算机及软件去管理电箱，显示试验数据，打印报告等工作，一旦电箱出现故障，试验机厂家无能力维修。性能：电液比例阀反应速度较低，适合于静态液压试验机（频宽Hz/-3dB）～25 性能：而伺服阀反应速度较高，频宽（Hz/-3dB）20～200，适合于动态试验机。 闭环控制 闭环控制性能价格比：高 性能价格比：低