位置控制方式
这种控制方式在需要精确位置定位的场合应用广泛。在精密机械加工中,如数控机床的刀具位置控制,关节伺服电机通过位置控制方式可以将刀具精确地定位到加工工件的指定位置,精度可达微米级。在机器人装配任务中,也需要精确的位置控制来保证零部件的准确装配,比如在电子设备组装过程中,机器人关节伺服电机通过位置控制将微小的电子元件精准地放置到电路板的指定位置。
位置控制是关节伺服电机最基本的控制方式之一。它基于闭环控制系统,通过编码器反馈电机转子的位置信息。控制器将接收到的实际位置信号与目标位置信号进行对比,计算出位置偏差。然后,根据预设的控制算法(如 PID 控制算法),产生控制指令来驱动电机,使电机的实际位置趋近于目标位置。例如,在工业机器人的手臂关节运动中,当设定手臂需要移动到某个特定角度位置时,位置控制系统会不断调整电机的驱动信号,直到手臂关节达到目标位置。
速度控制方式
在许多需要恒速运动的设备中广泛应用。例如,在纺织机械中,纱线卷绕环节需要电机以稳定的速度运行,关节伺服电机的速度控制方式可以确保纱线卷绕速度均匀,避免出现纱线松紧不均的情况。在电梯系统中,轿厢的升降速度需要保持稳定,关节伺服电机通过速度控制来驱动电梯轿厢的升降机构,为乘客提供舒适的乘坐体验。
同样基于闭环控制原理,不过此时重点关注电机的速度反馈信息。电机的速度通常由编码器检测,也可以通过一些间接的方法估算,如通过检测电机的反电动势频率来计算速度。控制器将实际速度与目标速度进行比较,得出速度偏差。根据控制算法,调整电机的驱动信号,以改变电机的转速,使实际速度符合目标速度。例如,在自动化生产线上的物料输送机器人中,当需要以特定的速度搬运物料时,通过速度控制方式可以精确地控制机器人关节的运动速度。
转矩控制方式
在需要精确控制力量的场合非常重要。在一些精密的研磨设备中,关节伺服电机通过转矩控制方式来控制研磨工具对工件施加的研磨力,保证研磨质量的一致性。在机器人的力控制应用中,如协作机器人与人类操作员共同完成任务时,通过转矩控制可以确保机器人在接触人类时不会施加过大的力量,保障安全。
转矩控制主要是通过控制电机的电流来实现对转矩的控制。由于电机的转矩与电流成正比(在一定范围内),所以通过检测电机的电流或者估算转矩,然后将实际转矩与目标转矩进行比较,产生控制指令来调节电机的输入电流。例如,在机器人抓取物体的过程中,当需要精确控制抓取力时,就可以通过转矩控制关节伺服电机,使电机输出合适的转矩来实现稳定的抓取。