杏彩体育官网_东元伺服全闭环(双编码器)功能消除自动化设备机械误  常规伺服驱动器之所以可以实现精准控制,是因为电机移动的距离和位置、速度信息可以通过电机

发布时间: 2024-05-05 02:11:30   点击量:1    

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  常规伺服驱动器之所以可以实现精准控制,是因为电机移动的距离和位置、速度信息可以通过电机上搭配的编码器反馈给伺服驱动器,使得伺服驱动与电机之间形成了一个小的闭环系统,从而达到精确控制的目的。但这种精确仅仅限于伺服与电机的独立小系统,而对于使用伺服系统的整套设备来说仍然存在机械误差、传动误差,所以说这里的精确只是相对的,而常规解决办法经常会采用各种传感器、接近开关等,通过PLC来克服整套系统的误差,但精度相对较差,且只能进行报警而无法实时进行补差。

  因此,由伺服驱动器、伺服电机及电机本身编码器组成的系统,也被称为半闭环系统。为了使设备控制达到更高精度的控制,东元高阶伺服JSDG2S在半闭环系统的基础上再增加了一路编码器反馈装置(可利用光学旋转编码器或者光栅尺等外部编码器),直接检测控制物体的目标机械移动距离(如滑台实际运行距离),这样,伺服驱动器、被测物及第二路编码器反馈(再增加的一路编码器)构成了一套全闭环控制的系统。

  如电机编码器接口CN2一样,第二路编码器接口CN8也可与光学旋转编码器、光学尺等匹配(此光学旋转编码器、光学尺是将移动的距离转化成A/B/Z相脉冲信号,脉冲个数代表物体移动距离,脉冲频率代表物体移动速度),此第二路编码器接口CN8支持最高解析度为1000000pulse/rev(电机旋转一圈,全闭环系统对应的最大四倍频脉冲数为1000000)。1.硬件设计电路及原理电路由左向右说明:接口CN8为光栅尺或光学旋转编码器接口,输入信号为A+/A-,B+/B-,Z+/Z-差分信号,利用脉冲的个数和频率反映当前侦测的物体移动距离和速度,接口有钳卫二极管进行保护,防止杂讯、高压损坏芯片,保证硬件电路可靠度,再经过一个RC电路进行滤波后,通过一个差动电路接收器AM32LVIDR转换为FPGA可接收的电平信号,后续信号将由FPGA内部解析处理。

  (1) 位置命令通过总线(EtherCAT/CANopen) 或脉冲下发到驱动器,经过电子齿轮比及相应单位转化函数(表达式为:接收到的位置命令*电子齿轮比*第二路编码器解析度),生成对应位置1(CmdPos),同时利用安装在设备上的第二路外部编码器得到设备实际运行位置2(FbPos)。

  (2) ) 上述两位置送入位置( 位置即比例系统)做计算(比例系统计算即 (Cmd Pos- FbPos)*KP(KP为可调整系数,默认值为40))得出电机实际需要移动位置(移动位置增量DeltaPos)及移动速度(单位时间内移动的位置增量即移动速度 CmdSpeed,此系统单位时间为400微秒),此时通过电机内部编码器得出(使用微分计算= 位置变化量/时间变化量)电机反馈速度(FbSpeed)。

  (3)再将上述2个速度送入速度计算(速度即比例、积分系统),为了快速响应此算法采用抗积分饱和比例/积分计算,其具体算法为在计算当前误差量的时候,先判断上一时刻误差量是否已经超出了限制范围。若上一时刻误差量>

  限制最大值,则只累加负偏差;若上一时刻误差量

  <限制最小值,则只累加正偏差。从而避免控制量长时间停留在饱和区(超出速度限制最大/小值范围),得出(当前实际速度=上一次实际速度+当前速度计算的速度误差量)电机实际运行速度(RealSpeed)及电机所需的转矩电流,通过电流(将交流伺服电机控制模型转化成直流电机控制模型,直流电机模型只需控制电流的大小即可控制转矩的大小)保证电机精准的转矩输出。

  为了更好地使物体运动更加顺畅,在移动轨迹控制时,将单段控制S(x)=0延伸为多段控制,包括加速度段、恒速段和减速段。各段分别为:

  当然也存在某些情况因机械或者传动故障,此时驱动器可通过设定误差最大保护机制判定直接报警,避免损坏机械。

  Pn347:全闭回误差最大值(全闭回CN4与实际Encoder误差设定值,当位置误差量大于Pn347所设定的脉波数时,本装置产生AL022(马达端与负载端pulse误差过大)。

  确认外部编码器正方向对应马达方向,设定Pn314(位置命令方向定义),以手推方式(不要激磁)确认, 当外部机构向正方向推时,查看Un-14(马达回授-旋转一圈内的脉波数),确认数值是否为递增。2.确认内外部是否方向相同以手推方式(不要激磁),将外部机构向正方向推,查看Un-50(外部编码器脉波数),确认数值是否为递增。如果不是,请修正Pn349 (全闭回路方向)设定,改为0或1。

  外接编码器或光学尺进行全死循环控制时,首先需进行Pn348(全死循环Encoder一圈对应分辨率) 设定,以螺杆机构搭配光学尺范例计算如下:

  设定全死循环Encoder分辨率后,可搭配设定Pn349(全死循环运转方向设定)进行运转方向设定,抑或是搭配使用Pn347(全死循环误差最大值)进行实际与外部Encoder误差最大范围,并用Un-52(外部编码器与马达编码器之误差),监控两者之间的误差,当超出范围后,警报讯号产生AL.022(马达端与负载端pulse误差过大),伺服停止动作,最后依照需求设定Pn346(全闭回机能分周选择)。

  以手推方式(不要激磁),依据Un-14(马达回授- 旋转一圈内的脉波数)和Un-16(马达回授-旋转圈数) 计算马达计数的总位移距离。将此马达总位置和Un50(外部编码器脉波数)比较,方向是否相同? 两者的比例是否为马达分辨率与Pn348相近?

  若平台如图1中所示,忽略背隙(Backlash)的影响,从状态显示参数得知Un-50(外部编码器脉波数)为2500、Un14为32768,则可依此推算出Pn348(全死循环Encoder一圈对应分辨率)之值:

  此功能使得电气设备形成全闭环系统,相比较接近开关等静态反馈,采用编码器/光栅尺等传感器后,使得设备可形成动态的全闭环系统。在这套反馈控制系统中, 伺服驱动器可实时监控设备移动、速度变量,在工作运行中不管出于什么原因(外部扰动或系统内部变化),只要被控制量偏离规定值,就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此,它具有抑制干扰的能力,对设备的误差特性变化不敏感,并能积极改善系统的响应特性和控制精度,使得设备达到一个完美的工作状态(注:详细使用参数可参考东元伺服JSDG2S使用手册)。

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