伺服驅動(dòng)器　　伺服驅動(dòng)器（servo drives）又稱(chēng)為“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用來(lái)控制伺服電機的一種控制器，其作用類(lèi)似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統的一部分，主要應用于高精度的定位系統。一般是通過(guò)位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進(jìn)行控制，實(shí)現高精度的傳動(dòng)系統定位，目前是傳動(dòng)技術(shù)的高端產(chǎn)品?！　∷欧寗?dòng)器是現代運動(dòng)控制的重要組成部分，被廣泛應用于工業(yè)機器人及數控加工中心等自動(dòng)化設備中。尤其是應用于控制交流永磁同步電機的伺服驅動(dòng)器已經(jīng)成為國內外研究熱點(diǎn)。當前交流伺服驅動(dòng)器設計中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設計合理與否，對于整個(gè)伺服控制系統，特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關(guān)鍵作用 ［1］ ?！　≡谒欧寗?dòng)器速度閉環(huán)中，電機轉子實(shí)時(shí)速度測量精度對于改善速度環(huán)的轉速控制動(dòng)靜態(tài)特性至關(guān)重要。為尋求測量精度與系統成本的平衡，一般采用增量式光電編碼器作為測速傳感器，與其對應的常用測速方法為M/T測速法。M/T測速法雖然具有一定的測量精度和較寬的測量范圍，但這種方法有其固有的缺陷，主要包括：1）測速周期內必須檢測到至少一個(gè)完整的碼盤(pán)脈沖，限制了最低可測轉速；2）用于測速的2個(gè)控制系統定時(shí)器開(kāi)關(guān)難以嚴格保持同步，在速度變化較大的測量場(chǎng)合中無(wú)法保證測速精度。因此應用該測速法的傳統速度環(huán)設計方案難以提高伺服驅動(dòng)器速度跟隨與控制性能 。工作原理　　目前主流的伺服驅動(dòng)器均采用數字信號處理器（DSP）作為控制核心，　　可以實(shí)現比較復雜的控制算法，實(shí)現數字化、網(wǎng)絡(luò )化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊（IPM）為核心設計的驅動(dòng)電路，IPM內部集成了驅動(dòng)電路，同時(shí)具有過(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)熱、欠壓等故障檢測保護電路，在主回路中還加入軟啟動(dòng)電路，以減小啟動(dòng)過(guò)程對驅動(dòng)器的沖擊。功率驅動(dòng)單元首先通過(guò)三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應的直流電。經(jīng)過(guò)整流好的三相電或市電，再通過(guò)三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來(lái)驅動(dòng)三相永磁式同步交流伺服電機。功率驅動(dòng)單元的整個(gè)過(guò)程可以簡(jiǎn)單的說(shuō)就是AC-DC-AC的過(guò)程。整流單元（AC-DC）主要的拓撲電路是三相全橋不控整流電路?！　‰S著(zhù)伺服系統的大規模應用，伺服驅動(dòng)器使用、伺服驅動(dòng)器調試、伺服驅動(dòng)器維修都是伺服驅動(dòng)器在當今比較重要的技術(shù)課題，越來(lái)越多工控技術(shù)服務(wù)商對伺服驅動(dòng)器進(jìn)行了技術(shù)深層次研究。伺服驅動(dòng)器是現代運動(dòng)控制的重要組成部分，被廣泛應用于工業(yè)機器人及數控加工中心等自動(dòng)化設備中。尤其是應用于控制交流永磁同步電機的伺服驅動(dòng)器已經(jīng)成為國內外研究熱點(diǎn)。當前交流伺服驅動(dòng)器設計中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設計合理與否，對于整個(gè)伺服控制系統，特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關(guān)鍵作用?；疽蟆　∷欧M(jìn)給系統的要求　　1、調速范圍寬　　2、定位精度高　　3、有足夠的傳動(dòng)剛性和高的速度穩定性　　4、快速響應，無(wú)超調　　為了保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速響應特性，即要求跟蹤指令信號的響應要快，因為數控系統在啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，要求加、減加速度足夠大，縮短進(jìn)給系統的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，減小輪廓過(guò)渡誤差?！　?、低速大轉矩，過(guò)載能力強　一般來(lái)說(shuō)，伺服驅動(dòng)器具有數分鐘甚至半小時(shí)內1.5倍以上的過(guò)載能力，在短時(shí)間內可以過(guò)載4～6倍而不損壞。6、可靠性高　要求數控機床的進(jìn)給驅動(dòng)系統可靠性高、工作穩定性好，具有較強的溫度、濕度、振動(dòng)等環(huán)境適應能力和很強的抗干擾的能力?！﹄姍C的要求　1、從最低速到最高速電機都能平穩運轉，轉矩波動(dòng)要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速時(shí)，仍有平穩的速度而無(wú)爬行現象?！?、電機應具有大的較長(cháng)時(shí)間的過(guò)載能力，以滿(mǎn)足低速大轉矩的要求。一般直流伺服電機要求在數分鐘內過(guò)載4～6倍而不損壞?！　?、為了滿(mǎn)足快速響應的要求，電機應有較小的轉動(dòng)慣量和大的堵轉轉矩，并具有盡可能小的時(shí)間常數和啟動(dòng)電壓?！　?、電機應能承受頻繁啟、制動(dòng)和反轉?！y試平臺　　目前，伺服驅動(dòng)器的測試平臺主要有以下幾種：采用伺服驅動(dòng)器—電動(dòng)機互饋對拖的測試平臺、采用可調模擬負載的測試平臺、采用有執行電機而沒(méi)有負載的測試平臺、采用執行電機拖動(dòng)固有負載的測試平臺和采用在線(xiàn)測試方法的測試平臺 ?！　?采用伺服驅動(dòng)器—電動(dòng)機互饋對拖的測試平臺　這種測試系統由四部分組成，分別是三相PWM整流器、被測伺服驅動(dòng)器—電動(dòng)機系統、負載伺服驅動(dòng)器—電動(dòng)機系統及上位機，其中兩臺電動(dòng)機通過(guò)聯(lián)軸器互相連接。被測電動(dòng)機工作于電動(dòng)狀態(tài)，負載電動(dòng)機工作于發(fā)電狀態(tài)。被測伺服驅動(dòng)器—電動(dòng)機系統工作于速度閉環(huán)狀態(tài)，用來(lái)控制整個(gè)測試平臺的轉速，負載伺服驅動(dòng)器—電動(dòng)機系統工作于轉矩閉環(huán)狀態(tài)，通過(guò)控制負載電動(dòng)機的電流來(lái)改變負載電動(dòng)機的轉矩大小，模擬被測電機的負載變化，這樣互饋對拖測試平臺可以實(shí)現速度和轉矩的靈活調節，完成各種試驗功能測試。上位機用于監控整個(gè)系統的運行，根據試驗要求向兩臺伺服驅動(dòng)器發(fā)出控制指令，同時(shí)接收它們的運行數據，并對數據進(jìn)行保存、分析與顯示?！τ谶@種測試系統，采用高性能的矢量控制方式對被測電動(dòng)機和負載設備分別進(jìn)行速度和轉矩控制，即可模擬各種負載情況下伺服驅動(dòng)器的動(dòng)、靜態(tài)性能，完成對伺服驅動(dòng)器的全面而準確的測試。但由于使用了兩套伺服驅動(dòng)器—電動(dòng)機系統，所以這種測試系統體積龐大，不能滿(mǎn)足便攜式的要求，而且系統的測量和控制電路也比較復雜、成本也很高?！　?采用可調模擬負載的測試平臺這種測試系統由三部分組成，分別是被測伺服驅動(dòng)器—電動(dòng)機系統、可調模擬負載及上位機?？烧{模擬負載如磁粉制動(dòng)器、電力測功機等，它和被測電動(dòng)機同軸相連。上位機和數據采集卡通過(guò)控制可調模擬負載來(lái)控制負載轉矩，同時(shí)采集伺服系統的運行數據，并對數據進(jìn)行保存、分析與顯示。對于這種測試系統，通過(guò)對可調模擬負載進(jìn)行控制，也可模擬各種負載情況下伺服驅動(dòng)器的動(dòng)、靜態(tài)性能，完成對伺服驅動(dòng)器的全面而準確的測試。但這種測試系統體積仍然比較大，不能滿(mǎn)足便攜式的要求，而且系統的測量和控制電路也比較復雜、成本也很高?！　?采用有執行電機而沒(méi)有負載的測試平臺　　這種測試系統由兩部分組成，分別是被測伺服驅動(dòng)器—電動(dòng)機系統和上位機。上位機將速度指令信號發(fā)送給伺服驅動(dòng)器，伺服驅動(dòng)器按照指令開(kāi)始運行。在運行過(guò)程中，上位機和數據采集電路采集伺服系統的運行數據，并對數據進(jìn)行保存、分析與顯示。由于這種測試系統中電機不帶負載，所以與前面兩種測試系統相比，該系統體積相對減小，而且系統的測量和控制電路也比較簡(jiǎn)單，但是這也使得該系統不能模擬伺服驅動(dòng)器的實(shí)際運行情況。通常情況下，此類(lèi)測試系統僅用于被測系統在空載情況下的轉速和角位移的測試，而不能對伺服驅動(dòng)器進(jìn)行全面而準確的測試?！　?采用執行電機拖動(dòng)固有負載的測試平臺　　這種測試系統由三部分組成，分別是被測伺服驅動(dòng)器—電動(dòng)機系統、系統固有負載及上位機。上位機將速度指令信號發(fā)送給伺服驅動(dòng)器，伺服系統按照指令開(kāi)始運行。在運行過(guò)程中，上位機和數據采集電路采集伺服系統的運行數據，并對數據進(jìn)行保存、分析與顯示。 對于這種測試系統，負載采用被測系統的固有負載，因此測試過(guò)程貼近于伺服驅動(dòng)器的實(shí)際工作情況，測試結果比較準確。但由于有的被測系統的固有負載不方便從裝備上移走，因此測試過(guò)程只能在裝備上進(jìn)行，不是很方便?！?采用在線(xiàn)測試方法的測試平臺　這種測試系統只有數據采集系統和數據處理單元。數字采集系統將伺服驅動(dòng)器在裝備中的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)信號進(jìn)行采集和調理，然后送給數據處理單元供其進(jìn)行處理和分析，最終由數據處理單元做出測試結論。由于采用在線(xiàn)測試方法，因此這種測試系統結構比較簡(jiǎn)單，而且不用將伺服驅動(dòng)器從裝備中分離出來(lái)，使測試更加便利。此類(lèi)測試系統完全根據伺服驅動(dòng)器在實(shí)際運行中進(jìn)行測試，因此測試結論更加貼近實(shí)際情況。但是由于許多伺服驅動(dòng)器在制造和裝配方面的特點(diǎn)，此類(lèi)測試系統中的各種傳感器及信號測量元件的安裝位置很難選擇。而且裝備中的其它部分如果出現故障，也會(huì )給伺服驅動(dòng)器的工作狀態(tài)造成不良影響，最終影響其測試結果周期同步位置模式（csp）　　周期同步位置模式下，上位控制器完成位置指令規劃，然后將規劃好的目標位置 607Ah 上以周期性同步的方式發(fā)送給伺服驅動(dòng)器，位置、速度、轉矩控制由伺服驅動(dòng)器內部完成周期同步速度模式（csv）　　周期同步速度模式下，上位控制器將計算好的目標速度 60FF 周期性同步的發(fā)送給伺服驅動(dòng)器，速度、轉矩調節由　　伺服內部執行?！　≈芷谕睫D矩模式（cst）　　此模式下，上位控制器將計算好的目標轉矩 6071h 周期性同步的發(fā)送給伺服驅動(dòng)器，轉矩調節由伺服內部執行。當　　速度達到限幅值后將進(jìn)入調速階段　　輪廓位置模式（pp）　　此模式主要用于點(diǎn)對點(diǎn)定位應用。此模式下，上位機給目標位置 （ 絕對或者相對 ）、位置曲線(xiàn)的速度、加減速及減速度，　伺服內部的軌跡發(fā)生器將根據設置生成目標位置曲線(xiàn)指令，驅動(dòng)器內部完成位置控制，速度控制，轉矩控制　輪廓速度模式（pv）　此模式下，上位控制器將目標速度、加速度、減速度發(fā)送給伺服驅動(dòng)器，速度、轉矩調節由伺服內部執行　輪廓轉矩模式（pt）　此模式下，上位控制器將目標轉矩 6071h、轉矩斜坡常數 6087h 發(fā)送給伺服驅動(dòng)器，轉矩調節由伺服內部執行。當　速度達到限幅值將進(jìn)入調速階段。原點(diǎn)回歸模式 （hm）　　原點(diǎn)回零模式用于尋找機械原點(diǎn)，并定位機械原點(diǎn)與機械零點(diǎn)的位置關(guān)系聲明：本文為轉載類(lèi)文章，如涉及版權問(wèn)題，請及時(shí)聯(lián)系我們刪除（QQ: 229085487），不便之處，敬請諒解！