伺服电机如何控制（wgb）

伺服电机的控制是一个复杂而精确的过程，主要依赖于伺服系统（包括伺服电机、伺服控制器和反馈装置）的协同工作。以下是对伺服电机控制方式的详细解析：

一、控制方式

伺服电机主要有三种控制方式：转矩控制（电流环）、速度控制（电流环、速度环）和位置控制（电流环、速度环、位置环）。

1. 转矩控制：

• 原理：通过外部模拟量的输入或者直接的地址赋值来设定电机轴对外输出转矩的大小。

• 应用：主要应用于需要严格控制转矩的场合。

2. 速度控制：

• 原理：通过模拟量的输入或者脉冲的频率对转动的速度进行控制。

• 特点：速度环控制时包含了速度环和电流环，任何模式都必须使用电流环，因为电流环是控制的根本。

3. 位置控制：

• 原理：伺服中最常见的控制模式，通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度。

• 应用：一般应用于定位装置。

二、控制原理

伺服电机的控制原理基于三环控制结构，即电流环、速度环和位置环。

1. 电流环：

• 位置：完全在伺服驱动器内部进行。

• 原理：通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相输出电流，负反馈给电流的设定进行PID调节，使输出电流尽量接近等于设定电流。电流环就是控制电机转矩的。

2. 速度环：

• 原理：通过检测伺服电机编码器的信号进行负反馈PID调节，其环内PID输出直接就是电流环的设定。

• 特点：速度环控制时包含了速度环和电流环，任何模式都必须使用电流环。

3. 位置环：

• 位置：最外环，可以在驱动器和伺服电机编码器间构建，也可以在外部控制器和电机编码器或者最终负载间构建。

• 原理：位置环内部输出就是速度环的设定。在位置控制模式下，系统进行了所有三个环的运算，此时的系统运算量****，动态响应也最慢。

三、控制信号

在工业自动化控制系统中，如PLC控制伺服电机时，需要多种类型的信号：

1. 脉冲信号：控制速度和方向，是PLC控制伺服系统中最基本的信号之一。

2. 方向信号：决定旋转方向，当需要电机正转时，方向信号为高电平；当需要电机反转时，方向信号为低电平。

3. 使能信号：控制启动和停止，当使能信号为高电平时，伺服电机开始工作；当使能信号为低电平时，伺服电机停止工作。

4. 报警信号：用于故障处理，当伺服系统出现故障或异常情况时，PLC会输出报警信号。

四、控制流程

伺服电机的控制流程大致如下：

1. 输入控制信号（如脉冲、方向、使能等）到伺服控制器。

2. 伺服控制器根据输入信号和内部算法计算出控制指令。

3. 控制指令通过伺服驱动器转化为电压或电流信号，驱动伺服电机转动。

4. 伺服电机转动时，编码器反馈实际位置和速度信息给伺服控制器。

5. 伺服控制器根据反馈信息调整控制指令，形成闭环控制，确保电机按照预定轨迹和速度运动。

综上所述，伺服电机的控制是一个高度自动化和精确化的过程，依赖于先进的控制算法和精确的反馈机制。