Detaljerad förklaring av de tre huvudkontrollpunkterna servo, stepper och frekvensomvandling!

Den perifera rörelsekontrolldelen av industrirobotar innehåller huvudsakligen tre delar: servokontroll, stegkontroll och frekvensomvandlingskontroll. Låt oss svara på dessa kontrollpunkter en efter en.
servokontroll
1, arbetsprincipen för AC-servomotorer
Rotorn inuti servomotorn är en permanentmagnet, och U/V/W trefaselektriciteten som styrs av föraren bildar ett elektromagnetiskt fält. Rotorn roterar under inverkan av detta magnetfält. Samtidigt återkopplar motorns inbyggda givare en signal till föraren, och föraren jämför återkopplingsvärdet med målvärdet för att justera rotorns rotationsvinkel. Noggrannheten hos en servomotor bestäms av givarens noggrannhet (antal rader).
2, Sammansättning och klassificering av servosystem
Sammansättning:
Ett servosystem är en allmän term för styrsystem som använder position och vinkel som styrvariabler. System som är relaterade till position och vinkel, såsom hastighet, vinkelhastighet, acceleration och kraft, ingår också i servosystemet.
Klassificering:
1. Klassificerad efter kontrollstruktur: öppen och sluten slinga.
2. Klassificerad efter drivkomponenter:
a. Stegmotor servosystem.
b. DC motor servosystem.
c. AC motor servosystem.
3, egenskaperna hos servomotorer (AC)
1 Hög positioneringsnoggrannhet, vanliga servomotorer kan nå 0.036 grader
2 Snabb svarstid.
3 Styrningen är bekväm och flexibel, och styrsystemet är lätt att implementera.
4 Det finns många modeller tillgängliga och olika typer kan väljas beroende på olika applikationsmiljöer.
5 Tillhandahålla full kontroll med sluten slinga, som kan övervaka driftstatus i tid och göra lämpliga justeringar och ändringar.
4, Servosystemstruktur

5, Urvalssteg för servostyrning
1. Bestäm mekaniska specifikationer, belastning, styvhet och andra parametrar.
2. Bekräfta åtgärdsparametrarna, såsom rörelsehastighet, slag, acceleration och retardationstid, cykel, noggrannhet, etc.
3. Välj motortröghet, belastningströghet, tröghet för motoraxelomvandling och rotortröghet.
4. Välj motorns rotationshastighet.
5. Välj motorns nominella vridmoment. Lastvridmoment, accelerations- och retardationsmoment, momentant maximalt vridmoment och verkligt vridmoment.
6. Välj motorns mekaniska positionsupplösning.
7. Välj motormodell baserat på ovanstående.
6, Tillämpning av servokontroll

Stegkontroll
1, arbetsprincipen för stegmotorer
En stegmotor är ett ställdon som omvandlar elektriska pulser till vinkelförskjutning. När stegdrivaren tar emot en pulssignal, driver den stegmotorn att rotera en fast vinkel (kallad "stegvinkel") i den inställda riktningen, och dess rotation går steg för steg i en fast vinkel. Vinkelförskjutningen kan styras genom att styra antalet pulser för att uppnå exakt positionering; Samtidigt kan hastigheten och accelerationen av motorrotationen styras genom att styra pulsfrekvensen, och därigenom uppnå målet med hastighetsreglering. Stegmotorer kan användas som en speciell typ av motor för styrändamål och används i stor utsträckning i olika styrningar med öppen slinga på grund av att de inte har några ackumulerade fel (noggrannhet på 100%).

2, Klassificering av stegmotorer
De vanligaste stegmotorerna inkluderar nu reaktiva stegmotorer (VR), permanentmagnet stegmotorer (PM), hybridstegmotorer (HB) och enfas stegmotorer.
Stegmotorer med permanent magnet är vanligtvis tvåfasiga, med litet vridmoment och volym och en stegvinkel på i allmänhet 7,5 grader eller 15 grader;
Reaktiva stegmotorer är vanligtvis trefasiga och kan uppnå högt vridmoment. Stegvinkeln är i allmänhet 1,5 grader, men både buller och vibrationer är betydande. Den magnetiska rotorkretsen i en reaktiv stegmotor är gjord av mjuka magnetiska material, och det finns flerfasiga excitationslindningar på statorn, som genererar vridmoment genom att använda förändringar i magnetisk ledningsförmåga.
Hybrid stegmotor hänvisar till en kombination av fördelarna med permanentmagnet och reaktiva motorer. Den är uppdelad i två faser och fem faser: stegvinkeln för de två faserna är i allmänhet 1,8 grader, medan stegvinkeln för de fem faserna vanligtvis är 0,72 grader. Denna typ av stegmotor används mest.
3, Stegmotorsystem

1. Terminologi för statiska indikatorer för stegmotorer
a. Fasnummer: Antalet par excitationsspolar som genererar olika N- och S-magnetfält. Vanligtvis representerat av mb Beat count: Antalet pulser eller ledande tillstånd som krävs för att fullborda en periodisk förändring i magnetfältet representeras av n, eller hänvisar till antalet pulser som krävs för att motorn ska rotera genom en tandstigningsvinkel.
c. Stegvinkel: motsvarande en pulssignal skiftas vinkeln på motorrotorns rotation θ Represent.
d. Positioneringsmoment: Låsningsmomentet för själva motorrotorn när motorn inte är påslagen (orsakad av övertoner i magnetfältets kuggform och mekaniska fel).
e. Statiskt vridmoment: Motoraxelns låsmoment när motorn inte roterar under nominell statisk elektrisk verkan.
2. Dynamiska indikatorer och terminologi för stegmotorer
a. Stegvinkelnoggrannhet: Felet mellan det faktiska värdet och det teoretiska värdet för stegvinkeln för varje varv av stegmotorn.
b. Stegförlust: Antalet steg som motorn tar under drift, vilket inte är lika med det teoretiska antalet steg. Det kallas att tappa steg.
c. Felinställningsvinkel: Den vinkel med vilken rotortandaxeln är förskjuten från statortandaxeln.
d. Maximal tomgångsstartfrekvens: Den maximala frekvens vid vilken en motor kan starta direkt utan belastning under en viss drivform, spänning och märkström.
e. Maximal tomgångsdriftsfrekvens: Motorns maximala varvtalsfrekvens utan belastning under en viss drivform, spänning och märkström.
f. Arbetsmomentfrekvenskarakteristik: Kurvan för förhållandet mellan det utgående vridmomentet och frekvensen som uppmätts av motorn under drift under vissa testförhållanden kallas driftvridmomentfrekvenskarakteristiken.
4, Val av stegmotor
1. Val av stegvinkel: Motorns stegvinkel beror på kraven på lastnoggrannhet.
2. Val av statiskt vridmoment: Valet av statiskt vridmoment baseras på motorns arbetsbelastning. I allmänhet bör det statiska vridmomentet vara inom 2-3 gånger friktionsbelastningen.
3. Val av ström: På grund av olika strömparametrar varierar driftegenskaperna mycket. Motorns ström kan bestämmas baserat på vridmomentfrekvenskarakteristikkurvan.

5, Vissa egenskaper hos stegmotorer
1. Noggrannheten för en allmän stegmotor är 3-5% av stegvinkeln och ackumuleras inte.
Den högsta tillåtna temperaturen på ytan av en stegmotor är i allmänhet över 130 grader Celsius.
Stegmotorns vridmoment kommer att minska när hastigheten ökar.
4. Stegmotorn kan fungera normalt vid låga hastigheter, men om den överskrider en viss hastighet kan den inte starta och åtföljs av ett visslande ljud.
5. Stegmotorer bör användas i låghastighetssituationer - hastigheten bör inte överstiga 1000 varv per minut.

VI Jämförelse av prestanda mellan två typer av motorer
1. Olika kontrollnoggrannhet
Stegvinkeln för den femfasiga hybridstegmotorn är i allmänhet {{0}},72 grader och 0,36 grader. AC-servomotorns kontrollnoggrannhet garanteras av den roterande pulsgivaren på den bakre änden av motoraxeln. För motorn med en standardkodare för 2500 linjer är dess pulsekvivalent 360 grader /10000=0.036 grader och servomotorns noggrannhet är högre än stegmotorns.
2. Olika lågfrekventa egenskaper
Stegmotorer är benägna att få lågfrekventa vibrationer vid låga hastigheter. AC-servomotorn går mycket smidigt och det finns inga vibrationer även vid låga hastigheter.

3. Olika överbelastningsmöjligheter
Stegmotorer har i allmänhet inte överbelastningskapacitet. AC servomotorer har stark överbelastningskapacitet.
4. Olika operativa prestanda
Styrningen av stegmotorn är styrning med öppen slinga. Om startfrekvensen är för hög eller belastningen är för stor är det lätt att orsaka stegbortfall eller rotorblockering. Om hastigheten är för hög vid stopp är det lätt att orsaka överskjutning. AC-servodrivsystemet är en sluten slinga, och föraren kan direkt sampla återkopplingssignalen från motorkodaren. Den interna strukturen hos positions- och hastighetsslingorna orsakar i allmänhet inte stegförlust eller översvängning av stegmotorn, och kontrollprestandan är mer tillförlitlig.
5. Olika hastighetsresponsprestanda
Det tar 200-400 millisekunder för en stegmotor att accelerera från vila till arbetshastighet (vanligtvis flera hundra varv per minut). Accelerationsprestandan hos AC-servosystemet är bra. Med Panasonic MSMA 400W AC servomotor som ett exempel tar det bara några millisekunder att accelerera från statisk till dess nominella hastighet på 3000RPM, och kan användas i kontrollsituationer som kräver snabbt startstopp
6. Olika vridmomentfrekvensegenskaper
Stegmotorns utgående vridmoment minskar med ökande hastighet och minskar kraftigt vid högre hastigheter. AC-servomotorn avger ett konstant vridmoment.
Sammanfattningsvis överträffar AC-servosystem stegmotorer i många prestandaaspekter. Men i vissa situationer med låg efterfrågan används stegmotorer ofta som verkställande motorer. Därför, i designprocessen för styrsystemet, bör flera faktorer såsom kontrollkrav och kostnader övervägas omfattande, och lämpliga styrmotorer bör väljas.

Variabel frekvenskontroll
1, Introduktion till General Motors
Den trefasiga ekorrburens AC-motor är den vanligaste typen av induktionsmotor, och dess struktur och egenskaper är som följer:

感应电机的构造示意图

Schematiskt diagram av motorkonstruktion

2, Principer och sammansättning av frekvensomformare
En frekvensomformare är en styrenhet som enkelt och fritt kan ändra hastigheten på en AC-motor. Metoden för att ändra hastigheten på AC-motorn är följande.
Frekvensomformaren uppnår hastighetsreglering genom att ändra frekvensen på AC-motorns strömförsörjning:

变频器的构成如下:

1. Omvandlare (likriktare)
Diodbrygglikriktaren används i stor utsträckning, som visas i figur 1, som omvandlar strömförsörjningen med frekvensen till en likströmskälla. Två uppsättningar transistorväxelriktare kan också användas för att bilda en reversibel växelriktare, som kan utföra regenerativ drift på grund av sin reversibla effektriktning.
2. Plattvågskrets
I likriktarens likriktade likspänning finns en pulserande spänning på 6 gånger frekvensen för strömförsörjningen, och den pulserande strömmen som genereras av omriktaren orsakar också förändringar i likspänningen. För att undertrycka spänningsfluktuationer används induktorer och kondensatorer för att absorbera pulserande spänning (ström). När enhetens kapacitet är liten, om det finns marginal i komponenterna som består av strömförsörjningen och huvudkretsen, kan induktans utelämnas och en enkel flatvågskrets kan användas.
3. Växelriktare
Till skillnad från likriktare omvandlar växelriktare likström till växelström vid den frekvens som krävs, vilket gör att sex växlingsenheter kan leda och stänga av under en förutbestämd tid, vilket resulterar i en växelströmsutgång i 3-fas.
4. Bromskrets
När en asynkronmotor används i det regenerativa bromsområdet (med en negativ slirhastighet), lagras den regenerativa energin i flatvågskretskondensatorn, vilket gör att DC-spänningen ökar. Generellt sett är energin som ackumuleras av trögheten i ett mekaniskt system (inklusive en elmotor) större än energin som lagras av en kondensator. När snabb bromsning krävs kan en reversibel växelriktare användas för att ge feedback till strömförsörjningen eller ställa in en bromskrets (brytare och motstånd) för att förbruka den regenerativa kraften, för att förhindra att DC-kretsens spänning stiger.
3, Användningsändamålet och syftet med frekvensomformare
Frekvensomvandlaren som består av en frekvensomvandlare och en växelströmsmotor kallas en frekvensomformare och dess funktionella syften är följande. Det kan finnas ömsesidiga samband mellan dem, men det finns faktiskt ingen tydlig klassificering. Denna tabell är endast för referens.