伺服電機(jī)調(diào)試有哪些陷阱及竅門(mén),？低壓直流伺服電機(jī)調(diào)速方法介紹,！
伺服電機(jī)(servomotor)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置,。
伺服電機(jī)可使控制速度,，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象,。
伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制,，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,，用作執(zhí)行元件,，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高,、始動(dòng)電壓等特性,，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。
今天與大家分享的就是伺服電機(jī)的調(diào)試方法和注意事項(xiàng)。
伺服電機(jī)的調(diào)試方法
1,、初始化參數(shù)
在接線之前,，先初始化參數(shù)。
在控制卡上：選好控制方式;將PID參數(shù)清零;讓控制卡上電時(shí)默認(rèn)使能信號(hào)關(guān)閉;將此狀態(tài)保存,，確?？刂瓶ㄔ俅紊想姇r(shí)即為此狀態(tài)。
在伺服電機(jī)上：設(shè)置控制方式;設(shè)置使能由外部控制;編碼器信號(hào)輸出的齒輪比;設(shè)置控制信號(hào)與電機(jī)轉(zhuǎn)速的比例關(guān)系,。
一般來(lái)說(shuō),，建議使伺服工作中的最大設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)9V的控制電壓。
2,、接線
將控制卡斷電,，連接控制卡與伺服之間的信號(hào)線。
以下的線是必須要接的：控制卡的模擬量輸出線,、使能信號(hào)線,、伺服輸出的編碼器信號(hào)線。復(fù)查接線沒(méi)有錯(cuò)誤后,，伺服電機(jī)和控制卡(以及PC)上電,。
此時(shí)電機(jī)應(yīng)該不動(dòng),，而且可以用外力輕松轉(zhuǎn)動(dòng)，如果不是這樣,，檢查使能信號(hào)的設(shè)置與接線,。
用外力轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，檢查控制卡是否可以正確檢測(cè)到電機(jī)位置的變化,，否則檢查編碼器信號(hào)的接線和設(shè)置,。
3、試方向
對(duì)于一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng),，如果反饋信號(hào)的方向不正確,，后果肯定是災(zāi)難性的。
通過(guò)控制卡打開(kāi)伺服的使能信號(hào),。這是伺服應(yīng)該以一個(gè)較低的速度轉(zhuǎn)動(dòng),，這就是傳說(shuō)中的“零漂”。
一般控制卡上都會(huì)有抑制零漂的指令或參數(shù),。使用這個(gè)指令或參數(shù),，看電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向是否可以通過(guò)這個(gè)指令(參數(shù))控制。
如果不能控制,，檢查模擬量接線及控制方式的參數(shù)設(shè)置,。確認(rèn)給出正數(shù)，電機(jī)正轉(zhuǎn),，編碼器計(jì)數(shù)增加;給出負(fù)數(shù),，電機(jī)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，編碼器計(jì)數(shù)減小,。
如果電機(jī)帶有負(fù)載,，行程有限，不要采用這種方式,。測(cè)試不要給過(guò)大的電壓,，建議在1V以下。
如果方向不一致,，可以修改控制卡或電機(jī)上的參數(shù),，使其一致。
4,、抑制零漂
在閉環(huán)控制過(guò)程中,，零漂的存在會(huì)對(duì)控制效果有一定的影響，最好將其抑制住,。
使用控制卡或伺服上抑制零飄的參數(shù)，仔細(xì)調(diào)整,，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速趨近于零,。
由于零漂本身也有一定的隨機(jī)性,，所以，不必要求電機(jī)轉(zhuǎn)速絕對(duì)為零,。
5,、建立閉環(huán)控制
再次通過(guò)控制卡將伺服使能信號(hào)放開(kāi)，在控制卡上輸入一個(gè)較小的比例增益,，至于多大算較小,，這只能憑感覺(jué)了，如果實(shí)在不放心,，就輸入控制卡能允許的最小值,。將控制卡和伺服的使能信號(hào)打開(kāi)。這時(shí),，電機(jī)應(yīng)該已經(jīng)能夠按照運(yùn)動(dòng)指令大致做出動(dòng)作了,。
6、調(diào)整閉環(huán)參數(shù)
細(xì)調(diào)控制參數(shù),，確保電機(jī)按照控制卡的指令運(yùn)動(dòng),，這是必須要做的工作，而這部分工作,，更多的是經(jīng)驗(yàn),，這里只能從略了。
伺服電機(jī)的注意事項(xiàng)
1,、伺服電機(jī)油和水的保護(hù)
A：伺服電機(jī)可以用在會(huì)受水或油滴侵襲的場(chǎng)所,，但是它不是全防水或防油的。因此,，伺服電機(jī)不應(yīng)當(dāng)放置或使用在水中或油侵的環(huán)境中,。
B：如果伺服電機(jī)連接到一個(gè)減速齒輪，使用伺服電機(jī)時(shí)應(yīng)當(dāng)加油封,，以防止減速齒輪的油進(jìn)入伺服電機(jī),。
C：伺服電機(jī)的電纜不要浸沒(méi)在油或水中。
2,、伺服電機(jī)電纜→減輕應(yīng)力
A：確保電纜不因外部彎曲力或自身重量而受到力矩或垂直負(fù)荷,，尤其是在電纜出口處或連接處。
B：在伺服電機(jī)移動(dòng)的情況下,，應(yīng)把電纜(就是隨電機(jī)配置的那根)牢固地固定到一個(gè)靜止的部分(相對(duì)電機(jī)),，并且應(yīng)當(dāng)用一個(gè)裝在電纜支座里的附加電纜來(lái)延長(zhǎng)它，這樣彎曲應(yīng)力可以減到最小,。
C：電纜的彎頭半徑做到盡可能大,。
3、伺服電機(jī)允許的軸端負(fù)載
A：確保在安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)加到伺服電機(jī)軸上的徑向和軸向負(fù)載控制在每種型號(hào)的規(guī)定值以內(nèi),。
B：在安裝一個(gè)剛性聯(lián)軸器時(shí)要格外小心,，特別是過(guò)度的彎曲負(fù)載可能導(dǎo)致軸端和軸承的損壞或磨損,。
C：最好用柔性聯(lián)軸器，以便使徑向負(fù)載低于允許值,，此物是專為高機(jī)械強(qiáng)度的伺服電機(jī)設(shè)計(jì)的,。
D：關(guān)于允許軸負(fù)載，請(qǐng)參閱“允許的軸負(fù)荷表”(使用說(shuō)明書(shū)),。
4,、伺服電機(jī)安裝注意
A：在安裝/拆卸耦合部件到伺服電機(jī)軸端時(shí)，不要用錘子直接敲打軸端,。(錘子直接敲打軸端,，伺服電機(jī)軸另一端的編碼器要被敲壞)
B：竭力使軸端對(duì)齊到最佳狀態(tài)(對(duì)不好可能導(dǎo)致振動(dòng)或軸承損壞)。
直流伺服電機(jī)可應(yīng)用在是火花機(jī),、機(jī)械手,、精確的機(jī)器等?？赏瑫r(shí)配置2500P/R高分析度的標(biāo)準(zhǔn)編碼器及測(cè)速器,，更能加配減速箱、令機(jī)械設(shè)備帶來(lái)可靠的準(zhǔn)確性及高扭力,。
調(diào)速性好,，單位重量和體積下，輸出功率最高,，大于交流電機(jī),，更遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)步進(jìn)電機(jī)。多級(jí)結(jié)構(gòu)的力矩波動(dòng)小,。
低壓直流伺服電機(jī)的調(diào)速方法
低壓直流伺服電機(jī)調(diào)速,，往往說(shuō)的是他勵(lì)有刷直流電機(jī)調(diào)速，根據(jù)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速方程,，轉(zhuǎn)速n=(電樞電壓U-電壓電流Ia*內(nèi)阻Ra)÷（常數(shù)Ce*氣隙磁通Φ）,，因?yàn)殡姌械膬?nèi)阻Ra非常小，所以電壓電流Ia*內(nèi)阻Ra≈0,，這樣轉(zhuǎn)速n=(電樞電壓U)÷（常數(shù)Ce*氣隙磁通Φ）,，只要在氣隙磁通Φ恒定下調(diào)整電樞電壓U，就可以調(diào)整直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速n,；?????或者在電樞電壓U恒定下調(diào)整氣隙磁通Φ,，同樣可以調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，前者叫恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,，后者稱之為恒功率調(diào)速,。
低壓直流伺服電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式
恒轉(zhuǎn)矩模式下，要先保持氣隙磁通Φ恒定，直流電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)是正交狀態(tài)的,，互相沒(méi)有影響,。要保持Φ恒定，只要保證勵(lì)磁線圈的電流穩(wěn)定在一個(gè)值就可以了,。理論上給一個(gè)恒流源來(lái)控制勵(lì)磁線圈的電流是比較完美的，但是因?yàn)殡娏髟床缓谜?，而一般給勵(lì)磁線圈施加一個(gè)穩(wěn)定的電壓值,，也可以近似讓勵(lì)磁電流穩(wěn)定，進(jìn)而讓氣隙磁通Φ恒定,。如果是永磁直流伺服電機(jī),，用永磁鐵來(lái)替代了勵(lì)磁線圈，磁通是永久恒定的,，所以不用操這個(gè)心了,。
簡(jiǎn)單的調(diào)整電壓，并不能滿足負(fù)載波動(dòng)比較厲害的場(chǎng)合,，所以引進(jìn)了串級(jí)調(diào)速系統(tǒng),，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)的電流和轉(zhuǎn)速，分別弄出電流環(huán)內(nèi)環(huán)和速度環(huán)外環(huán)了,，使用PID算法,，有效的滿足了負(fù)載波動(dòng)狀況下的調(diào)速，讓直流電機(jī)的調(diào)速工作特性非?！坝病?，也就是最大轉(zhuǎn)矩不會(huì)受到轉(zhuǎn)速的波動(dòng)而變化，實(shí)現(xiàn)了真正的恒扭矩輸出,。這種調(diào)速方式,，一直是交流調(diào)速系統(tǒng)的模仿對(duì)方，比如變頻器矢量控制,，就是模仿這種方式而實(shí)現(xiàn)的,。如果只用電流環(huán)內(nèi)環(huán)，還可以直接控制電機(jī)輸出一定的扭矩,，滿足不同的拉伸和卷曲等控制要求,。
電樞電壓控制，在晶閘管和IGBT這些沒(méi)有被發(fā)明前,，控制起來(lái)也不是容易的事情了,，畢竟功率比較大，早期是通過(guò)一臺(tái)發(fā)電機(jī)直流發(fā)電來(lái)控制的,，通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)的磁通就可以控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓,，進(jìn)而調(diào)整了電樞電壓大小的。
在晶閘管可控硅被發(fā)明出來(lái)以后，通過(guò)給可控硅施加交流輸入電壓,，利用移相觸發(fā)技術(shù)控制可控硅的導(dǎo)通角,，就可以把交流電整流成一定脈動(dòng)的直流電，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)是大感性負(fù)載,，脈動(dòng)直流電會(huì)被大電感緩沖穩(wěn)定下來(lái),。這個(gè)直流電的電壓是可以調(diào)整的，和可控硅的導(dǎo)通角成一定的比例關(guān)系,。這種調(diào)速技術(shù)是非常成熟可靠的,，在上個(gè)世紀(jì)中后期得到了廣泛的工業(yè)應(yīng)用。
另外場(chǎng)效應(yīng)管和IGBT之類的器件出現(xiàn)以后,，低壓直流伺服電機(jī)調(diào)速還可以做得更加精密了,，可以利用PWM斬波技術(shù)，讓輸出的直流電壓非常穩(wěn)定,，這樣直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)非常小,，如果讓電機(jī)的轉(zhuǎn)子變長(zhǎng)點(diǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變小了,，外加了位置環(huán)進(jìn)去,，還可以實(shí)現(xiàn)精確的定位控制，這個(gè)就是所謂的直流伺服系統(tǒng)了,。
低壓直流伺服電機(jī)恒功率調(diào)速方式
就是所謂的弱磁調(diào)速,，這種調(diào)速方式，本質(zhì)是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式的一種補(bǔ)充,，主要是有些場(chǎng)合,，需要比較寬的調(diào)速范圍，比如有些龍門(mén)床,，需要電機(jī)加工時(shí)候進(jìn)刀非常慢,，扭矩要很高；而退回來(lái)時(shí)候扭矩很輕看是要跑非?？?，這時(shí)候進(jìn)刀時(shí)候用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速模式，而退回來(lái)時(shí)候用弱磁調(diào)速方式,，這時(shí)候電機(jī)的最大功率是不變的,。
也有些電動(dòng)車，低速上坡時(shí)候要跑很慢,，需要很大扭力,，而平路阻力小又想跑非常快,，這時(shí)候也需要用到恒功率調(diào)速,，類似于機(jī)械變檔或者調(diào)減速比的方式來(lái)調(diào)速,。一般弱磁調(diào)速，是不適合于永磁電機(jī)的,，因此磁通Φ無(wú)法單獨(dú)控制,。
要弱磁，就是直接減少氣隙磁通Φ的大小,，這時(shí)候可以降低勵(lì)磁線圈的電流,，一般也會(huì)在勵(lì)磁線圈使用可控硅或者場(chǎng)效應(yīng)管這些來(lái)做一個(gè)PI調(diào)整回來(lái)輸出一個(gè)電流源來(lái)實(shí)現(xiàn)。弱磁調(diào)速的時(shí)候,，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高,，電機(jī)輸出的最大扭矩會(huì)越小，這個(gè)是需要注意的,，而且一般也不會(huì)無(wú)限制的減小下去，大概能控制在額定勵(lì)磁電流的90%左右,。
