Detaljert forklaring av de tre hovedkontrollpunktene servo, stepper og frekvenskonvertering!

Den perifere bevegelseskontrolldelen av industriroboter inkluderer hovedsakelig tre deler: servokontroll, stepperkontroll og frekvenskonverteringskontroll. La oss svare på disse kontrollpunktene én etter én.
servokontroll
1, Arbeidsprinsippet til AC servomotorer
Rotoren inne i servomotoren er en permanent magnet, og U/V/W trefase-elektrisiteten styrt av driveren danner et elektromagnetisk felt. Rotoren roterer under påvirkning av dette magnetfeltet. Samtidig sender motorens innebygde koder tilbake et signal til føreren, og føreren sammenligner tilbakemeldingsverdien med målverdien for å justere rotorrotasjonsvinkelen. Nøyaktigheten til en servomotor bestemmes av koderens nøyaktighet (antall linjer).
2, Sammensetning og klassifisering av servosystemer
Sammensetning:
Et servosystem er en generell betegnelse for kontrollsystemer som bruker posisjon og vinkel som kontrollvariabler. Systemer som er relatert til posisjon og vinkel, som hastighet, vinkelhastighet, akselerasjon og kraft, er også inkludert i servosystemet.
Klassifisering:
1. Klassifisert etter kontrollstruktur: åpen sløyfe og lukket sløyfe.
2. Klassifisert etter drivkomponenter:
en. Trinnmotor servosystem.
b. DC motor servosystem.
c. AC motor servosystem.
3, egenskapene til servomotorer (AC)
1 Høy posisjoneringsnøyaktighet, vanlige servomotorer kan nå 0.036 grader
2 Rask responstid.
3 Kontrollen er praktisk og fleksibel, og kontrollsystemet er enkelt å implementere.
4 Det er mange modeller tilgjengelig, og ulike typer kan velges i henhold til ulike applikasjonsmiljøer.
5 Sørg for full lukket sløyfekontroll, som kan overvåke driftsstatusen på en rettidig måte og foreta passende justeringer og endringer.
4, Servo system struktur

5, Valgtrinn for servokontroll
1. Bestem mekaniske spesifikasjoner, belastning, stivhet og andre parametere.
2. Bekreft handlingsparametrene, som bevegelseshastighet, slag, akselerasjon og retardasjonstid, syklus, nøyaktighet, etc.
3. Velg motortreghet, lasttreghet, motoraksekonverteringstreghet og rotortreghet.
4. Velg motorens rotasjonshastighet.
5. Velg nominell dreiemoment for motoren. Lastemoment, akselerasjons- og retardasjonsmoment, øyeblikkelig maksimalt dreiemoment og faktisk dreiemoment.
6. Velg den mekaniske posisjonsoppløsningen til motoren.
7. Velg motormodell basert på ovenstående.
6, Anvendelse av servokontroll

Trinnkontroll
1, arbeidsprinsippet for trinnmotorer
En trinnmotor er en aktuator som konverterer elektriske pulser til vinkelforskyvning. Når stepperdriveren mottar et pulssignal, driver den steppermotoren til å rotere en fast vinkel (kalt "stegvinkel") i den angitte retningen, og dens rotasjon går trinnvis i en fast vinkel. Vinkelforskyvningen kan kontrolleres ved å kontrollere antall pulser for å oppnå nøyaktig posisjonering; Samtidig kan hastigheten og akselerasjonen av motorrotasjonen kontrolleres ved å kontrollere pulsfrekvensen, og dermed oppnå målet om hastighetsregulering. Trinnmotorer kan brukes som en spesiell type motor for kontrollformål, og er mye brukt i forskjellige åpne sløyfekontroller på grunn av deres karakteristikk av ingen akkumulert feil (nøyaktighet på 100%).

2, Klassifisering av trinnmotorer
De vanligste trinnmotorene inkluderer nå reaktive trinnmotorer (VR), permanent magnet trinnmotorer (PM), hybrid trinnmotorer (HB) og enfase trinnmotorer.
Steppermotorer med permanent magnet er vanligvis tofasede, med lite dreiemoment og volum, og en trinnvinkel på vanligvis 7,5 grader eller 15 grader;
Reaktive trinnmotorer er vanligvis trefasede og kan oppnå høyt dreiemoment. Steppervinkelen er generelt 1,5 grader, men både støy og vibrasjoner er betydelige. Den magnetiske rotorkretsen til en reaktiv trinnmotor er laget av myke magnetiske materialer, og det er flerfase-eksitasjonsviklinger på statoren, som genererer dreiemoment ved å utnytte endringer i magnetisk ledningsevne.
Hybrid trinnmotor refererer til en kombinasjon av fordelene med permanentmagnet og reaktive motorer. Den er delt inn i to faser og fem faser: trinnvinkelen til de to fasene er vanligvis 1,8 grader, mens trinnvinkelen til de fem fasene vanligvis er 0,72 grader. Denne typen trinnmotor er mest brukt.
3, Trinnmotorsystem

1. Terminologi for statiske indikatorer for trinnmotorer
en. Fasenummer: Antall par eksitasjonsspoler som genererer forskjellige N- og S-magnetiske felt. Vanligvis representert ved mb Beat-telling: Antall pulser eller ledende tilstand som kreves for å fullføre en periodisk endring i magnetfeltet, er representert med n, eller refererer til antall pulser som kreves for at motoren skal rotere gjennom en tannstigningsvinkel.
c. Trinnvinkel: tilsvarende et pulssignal er vinkelen på motorrotorens rotasjon forskjøvet θ Represent.
d. Posisjoneringsmoment: Låsemomentet til selve motorrotoren når motoren ikke er slått på (forårsaket av harmoniske i magnetfeltets tannform og mekaniske feil).
e. Statisk dreiemoment: Låsemomentet til motorakselen når motoren ikke roterer under nominell statisk elektrisk påvirkning.
2. Dynamiske indikatorer og terminologi for trinnmotorer
en. Trinnvinkelnøyaktighet: Feilen mellom den faktiske verdien og den teoretiske verdien av trinnvinkelen for hver omdreining av trinnmotoren.
b. Trinntap: Antall skritt motoren tar under drift, som ikke er lik det teoretiske antall trinn. Det kalles å miste trinn.
c. Feiljusteringsvinkel: Vinkelen der rotortannaksen er forskjøvet fra statortannaksen.
d. Maksimal startfrekvens uten belastning: Den maksimale frekvensen som en motor kan starte direkte uten belastning under en bestemt kjøreform, spenning og merkestrøm.
e. Maksimal tomgangsdriftsfrekvens: Maksimal hastighetsfrekvens for motoren uten belastning under en bestemt kjøreform, spenning og merkestrøm.
f. Driftsmomentfrekvenskarakteristikk: Kurven for forholdet mellom utgangsmomentet og frekvensen målt av motoren under drift under visse testforhold kalles driftsmomentfrekvenskarakteristikk.
4, Valg av trinnmotor
1. Valg av trinnvinkel: Motorens trinnvinkel avhenger av kravene til lastnøyaktighet.
2. Valg av statisk dreiemoment: Valget av statisk dreiemoment er basert på motorens arbeidsbelastning. Generelt bør det statiske dreiemomentet være innenfor 2-3 ganger friksjonsbelastningen.
3. Valg av strøm: På grunn av ulike strømparametere varierer driftskarakteristikkene sterkt. Strømmen til motoren kan bestemmes basert på dreiemomentfrekvenskarakteristikken.

5, Noen kjennetegn ved trinnmotorer
1. Nøyaktigheten til en generell trinnmotor er 3-5 % av trinnvinkelen og akkumuleres ikke.
Den maksimalt tillatte temperaturen på overflaten av en trinnmotor er generelt over 130 grader Celsius.
Dreiemomentet til trinnmotoren vil avta når hastigheten øker.
4. Trinnmotoren kan fungere normalt ved lave hastigheter, men hvis den overskrider en viss hastighet, kan den ikke starte og blir akkompagnert av en plystrelyd.
5. Trinnmotorer bør brukes i lavhastighetssituasjoner - hastigheten bør ikke overstige 1000 omdreininger per minutt.

VI Sammenligning av ytelse mellom to typer motorer
1. Ulik kontrollnøyaktighet
Trinnvinkelen til den femfasede hybride trinnmotoren er vanligvis {{0}},72 grader og 0,36 grader. Kontrollnøyaktigheten til AC-servomotoren er garantert av den roterende encoderen på bakenden av motorakselen. For motoren med en standard 2500-linjekoder er pulsekvivalenten 360 grader /10000=0.036 grader , og nøyaktigheten til servomotoren er høyere enn trinnmotorens.
2. Ulike lavfrekvente egenskaper
Trinnmotorer er utsatt for lavfrekvente vibrasjoner ved lave hastigheter. AC-servomotoren går veldig jevnt, og det er ingen vibrasjoner selv ved lave hastigheter.

3. Ulike overbelastningsmuligheter
Trinnmotorer har generelt ikke overbelastningskapasitet. AC servomotorer har sterk overbelastningskapasitet.
4. Ulik operasjonell ytelse
Styringen av trinnmotoren er åpen sløyfestyring. Hvis startfrekvensen er for høy eller belastningen er for stor, er det lett å forårsake trinntap eller rotorblokkering. Hvis hastigheten er for høy ved stopp, er det lett å forårsake overskridelse. AC servodrivsystemet er lukket sløyfekontroll, og sjåføren kan direkte prøve tilbakemeldingssignalet til motorkoderen. Den interne strukturen til posisjons- og hastighetsløkkene forårsaker generelt ikke trinntap eller overskridelse av trinnmotoren, og kontrollytelsen er mer pålitelig.
5. Ulik hastighetsrespons ytelse
Det tar 200-400 millisekunder for en trinnmotor å akselerere fra hvile- til arbeidshastighet (vanligvis flere hundre omdreininger per minutt). Akselerasjonsytelsen til AC-servosystemet er god. Med Panasonic MSMA 400W AC servomotor som et eksempel, tar det bare noen få millisekunder å akselerere fra statisk til nominell hastighet på 3000RPM, og kan brukes i kontrollsituasjoner som krever rask startstopp
6. Ulike dreiemomentfrekvenskarakteristikk
Utgangsmomentet til trinnmotoren avtar med økende hastighet og reduseres kraftig ved høyere hastigheter. AC-servomotoren gir et konstant dreiemoment.
Oppsummert, AC servosystemer utkonkurrerer trinnmotorer i mange ytelsesaspekter. Men i noen situasjoner med lav etterspørsel, brukes trinnmotorer ofte som utøvende motorer. Derfor, i designprosessen til kontrollsystemet, bør flere faktorer som kontrollkrav og kostnader vurderes grundig, og passende kontrollmotorer bør velges.

Variabel frekvenskontroll
1, Introduksjon til General Motors
Den trefasede vekselstrømsmotoren for ekorn er den vanligste typen induksjonsmotor, og dens struktur og egenskaper er som følger:

感应电机的构造示意图

Skjematisk diagram av motorkonstruksjon

2, Prinsipper og sammensetning av frekvensomformere
En frekvensomformer er en kontrollenhet som enkelt og fritt kan endre hastigheten til en AC-motor. Metoden for å endre hastigheten til AC-motoren er som følger.
Frekvensomformeren oppnår hastighetsregulering ved å endre frekvensen til AC-motorens strømforsyning:

变频器的构成如下:

1. Omformer (likeretter)
Diodebrolikeretteren er mye brukt, som vist i figur 1, som konverterer strømfrekvensen til en likestrømsforsyning. To sett med transistor-invertere kan også brukes til å danne en reversibel inverter, som kan utføre regenerativ drift på grunn av sin reversible effektretning.
2. Flatbølgekrets
I den likerettede likespenningen til likeretteren er det en pulserende spenning på 6 ganger frekvensen til strømforsyningen, og den pulserende strømmen som genereres av omformeren forårsaker også endringer i likespenningen. For å undertrykke spenningssvingninger brukes induktorer og kondensatorer for å absorbere pulserende spenning (strøm). Når enhetens kapasitet er liten, hvis det er margin i komponentene som består av strømforsyningen og hovedkretsen, kan induktansen utelates og en enkel flatbølgekrets kan brukes.
3. Inverter
I motsetning til likerettere, konverterer omformere likestrøm til vekselstrøm med den nødvendige frekvensen, slik at seks svitsjenheter kan lede og slå seg av i en forhåndsbestemt tid, noe som resulterer i en 3-fase AC-utgang.
4. Bremsekrets
Når en asynkronmotor brukes i det regenerative bremseområdet (med en negativ sliprate), lagres den regenerative energien i flatbølgekretskondensatoren, noe som får likespenningen til å øke. Generelt sett er energien som akkumuleres av tregheten til et mekanisk system (inkludert en elektrisk motor) større enn energien lagret av en kondensator. Når rask bremsing er nødvendig, kan en reversibel vekselretter brukes til å gi tilbakemelding til strømforsyningen eller sette opp en bremsekrets (bryter og motstand) for å forbruke regenerativ kraft, for å forhindre at DC-kretsspenningen stiger.
3, applikasjonsformålet og formålet med frekvensomformere
Frekvensomformeren som består av en frekvensomformer og en AC-motor kalles en frekvensomformerdrift, og dens funksjonelle formål er som følger. Det kan være gjensidige sammenhenger mellom dem, men det er faktisk ingen klar klassifisering. Denne tabellen er kun for referanse.