直流有刷电机PID闭环控制
发布时间: 2024-05-21 15:02 更新时间: 2024-11-05 07:00
3 控制方式
伺服电机位置控制是通过发脉冲来控制的,一般是通过外部输入的脉冲频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确认转动的角度。
1 脉冲方式
上位机通过发送脉冲到伺服驱动器,来实现控制。在这种方式下,用脉冲频率来控制速度,用脉冲个数来控制位置。同样,伺服驱动器也会发送脉冲数,来告诉上位机,伺服电机的位置和速度。比如,我们约定伺服电机10000个脉冲旋转一圈,那么,当上位机发送10000个脉冲,伺服电机旋转一圈,实现位置控制。如果上位机在一分钟内发完这10000个脉冲,那么伺服电机的速度就是1r/min,如果是在一秒钟内发完,那么伺服电机的速度就是1r/s,也就是60r/min。
低端PLC,数控系统,以及各种单片机系统一般都是采用这种模式,简单易行,成本低廉。很显然,当伺服轴数增加,这种控制方式的缺点就会显现出来,上位机硬件成本会增加,配线会很复杂,而且现场EMC不好的话,脉冲极易丢失。所以,这种模式一般是在四轴以下,所以,大部分PLC的脉冲控制轴数都在两轴或是三轴,极少部分PLC可以实现四轴。
2 通讯方式
通讯方式就是专门为解决脉冲方式的不足而产生的,已经成为一种发展趋势,他把脉冲数和脉冲频率通过通讯的方式,发送给伺服驱动器,这种方式不但可以传递伺服电机的位置信息,还能传递各种状态信息,比如伺服电机的电流,扭矩以及伺服驱动器的故障代码等等,很显然,当轴数多的时候,这种方式的优势不言而喻。
由于运动控制的特殊性,所以不同的厂家都推出自己的运动控制总线,既有开放的,也有封闭的,比如CANopen,以及在此基础上开发的CANmotion和CANlink,MECHATROLINK-II,CCLink等等。随着工业以太网技术的发展,基于以太网的运动控制总线也应运而生,比如EtherCAT,ProfinetNet,MECHATROLINK-III等等。还有基于光纤的SERCOS,SSCNETⅢ/H等等。
虽然通讯的形式繁多,但他们解决的一般都是实时性问题,因为对于运动控制来说,实时性是非常重要的。从应用开发的角度来说,脉冲和通讯是没有区别的,只是信号传递的形式发生了变化。
3 模拟量方式
在需要使用伺服电机实现速度控制的应用场景,我们可以选用模拟量来实现电机的速度控制,模拟量的值决定了电机的运行速度。模拟量有两种方式可以选择,电流或电压。
电压方式只需要在控制信号端加入一定大小的电压即可,在有些场景甚至使用一个电位器即可实现控制,非常的简单。但选用电压作为控制信号,在环境复杂的场景下,电压容易被干扰,造成控制不稳定。
电流方式需要对应的电流输出模块,但电流信号抗干扰能力强,可以使用在复杂的场景。
01
单环控制
速度闭环控制
电流闭环控制
位置闭环控制
02
双环控制
速度+位置双环控制
电流+位置双环控制
电流+速度双环控制
积分饱和问题
积分限幅
03
三环控制
闭环死区