Ada tiga mode kontrol motor servo: kontrol pulsa, analog dan komunikasi. Bagaimana cara memilih mode kontrol motor servo dalam berbagai skenario aplikasi?
1. Mode kontrol pulsa motor servo
Di beberapa peralatan kecil yang berdiri sendiri, penggunaan kontrol pulsa untuk mencapai posisi motor, harus menjadi aplikasi yang paling umum, mode kontrol ini sederhana, mudah dimengerti. Ide kontrol dasar: pulsa total menentukan perpindahan motor, frekuensi pulsa menentukan kecepatan motor. Pulsa dipilih untuk mewujudkan kontrol motor servo. Buka buku petunjuk penggunaan motor servo, akan ada tabel sebagai berikut :
Keduanya dikendalikan pulsa, tetapi implementasinya berbeda:
Pertama, pengemudi menerima dua pulsa berkecepatan tinggi (A, B), dan menentukan arah putaran motor melalui perbedaan fasa antara dua pulsa. Pada gambar di atas, jika B lebih cepat 90 derajat dari fasa A, maka positif. Jika B 90 derajat lebih lambat dari A, maka terbalik. Dalam operasinya, pulsa dua fase dari kontrol ini bergantian, jadi kami juga menyebut mode kontrol ini sebagai kontrol diferensial. Ini memiliki karakteristik perbedaan, yang juga menunjukkan bahwa mode kontrol ini, pulsa kontrol memiliki kemampuan anti-interferensi yang lebih tinggi, dalam beberapa skenario aplikasi dengan interferensi yang kuat, mode ini lebih disukai. Tetapi dengan cara ini, poros motor perlu menempati dua port pulsa berkecepatan tinggi, yang canggung untuk situasi tegang dari port pulsa berkecepatan tinggi.
Kedua, pengemudi masih menerima dua pulsa kecepatan tinggi, tetapi kedua pulsa kecepatan tinggi tersebut tidak ada pada saat yang bersamaan. Ketika satu pulsa dalam keadaan keluaran, yang lain harus dalam keadaan tidak valid. Saat memilih mode kontrol ini, penting untuk memastikan bahwa hanya satu pulsa yang dikeluarkan pada satu waktu. Dua pulsa, satu keluaran untuk arah positif, yang lainnya untuk arah negatif. Seperti pada kasus di atas, mode ini juga merupakan poros motor yang perlu menempati dua port pulsa berkecepatan tinggi.
Ketiga, hanya satu sinyal pulsa yang perlu diberikan kepada pengemudi, dan operasi motor positif dan negatif ditentukan oleh sinyal IO dalam satu arah. Mode kontrol ini lebih sederhana dan menempati sumber daya paling sedikit dari port pulsa kecepatan tinggi. Dalam sistem kecil tipikal, ini lebih disukai.
2. Mode kontrol simulasi motor servo
Dalam skenario aplikasi yang perlu menggunakan motor servo untuk mewujudkan kontrol kecepatan, kita dapat memilih besaran analog untuk mewujudkan kendali kecepatan motor, nilai besaran analog menentukan kecepatan lari motor. Kuantitas analog dapat dipilih dalam dua cara, arus atau tegangan. Mode tegangan, hanya perlu menambahkan sejumlah tegangan pada ujung sinyal kontrol. Implementasinya sederhana, dalam beberapa skenario menggunakan potensiometer untuk mencapai kontrol. Namun, ketika voltase digunakan sebagai sinyal kontrol, voltase mudah diganggu di lingkungan yang kompleks, mengakibatkan kontrol menjadi tidak stabil. Mode saat ini: Modul output arus yang sesuai diperlukan. Tapi sinyal saat ini memiliki kemampuan anti-jamming yang kuat dan dapat digunakan dalam adegan yang kompleks.
3. Mode kontrol komunikasi motor servo
CAN, EtherCAT, Modbus dan Profibus adalah cara umum untuk mewujudkan kontrol motor servo melalui komunikasi. Untuk mengontrol motor melalui komunikasi adalah metode kontrol yang lebih disukai dalam beberapa skenario aplikasi sistem yang kompleks dan besar. Menggunakan mode komunikasi, ukuran sistem, jumlah poros motor mudah dipotong, tidak ada kabel kontrol yang rumit. Sistem yang dibangun sangat fleksibel.
Kontrol kecepatan dan kontrol torsi motor servo dikendalikan oleh kuantitas analog. Kontrol posisi dikendalikan dengan mengirimkan pulsa. Mode kontrol khusus harus dipilih sesuai dengan kebutuhan pelanggan dan memenuhi fungsi pergerakan. Jika Anda tidak memiliki persyaratan pada kecepatan dan posisi motor, asalkan torsi konstan, tentu saja, adalah mode torsi.
Jika posisi dan kecepatan memiliki persyaratan akurasi tertentu, dan torsi waktu nyata tidak terlalu diperhatikan, mode torsi sangat tidak nyaman, mode kecepatan atau posisi lebih baik. Jika pengontrol atas memiliki fungsi kontrol loop tertutup yang baik, efek kontrol kecepatan akan lebih baik. Jika persyaratannya tidak terlalu tinggi, atau tidak ada persyaratan waktu nyata, mode kontrol posisi tidak memiliki persyaratan tinggi pada pengontrol atas.
Dalam hal kecepatan respons driver servo, mode torsi memerlukan perhitungan paling sedikit dan driver merespons paling cepat terhadap sinyal kontrol. Mode posisi memiliki perhitungan paling banyak dan respons pengemudi terhadap sinyal kontrol paling lambat.
Penyesuaian motor perlu dilakukan secara real time saat diperlukan kinerja dinamis dalam gerakan. Jadi jika pengontrol itu sendiri lambat (seperti PLC, atau pengontrol gerakan low-end), gunakan kontrol posisi. Jika pengontrol memiliki kecepatan komputasi yang cepat, cincin posisi dapat dipindahkan dari pengemudi ke pengontrol dengan cara cepat untuk mengurangi beban kerja pengemudi dan meningkatkan efisiensi (seperti kebanyakan pengontrol gerak menengah dan atas); Jika Anda memiliki pengontrol atas yang lebih baik, Anda juga dapat menggunakan kontrol torsi, loop kecepatan juga dihapus dari drive, ini umumnya hanya pengontrol khusus kelas atas yang dapat melakukan ini, dan, saat ini, tidak perlu menggunakan motor servo.
Secara umum, kontrol driver tidak baik, setiap pabrikan mengatakan bahwa mereka melakukan yang terbaik, tetapi sekarang ada cara perbandingan yang lebih intuitif yang disebut bandwidth respons. Ketika kontrol torsi atau kontrol kecepatan, sinyal gelombang persegi diberikan ke generator pulsa untuk membuat motor terus berputar dan mundur, dan secara konstan menyesuaikan frekuensi. Apa yang ditampilkan pada osiloskop adalah sinyal frekuensi sapuan. Ketika puncak amplop mencapai 70,7 persen dari nilai tertinggi, ini menunjukkan bahwa langkah tersebut telah keluar dari langkah. Loop arus rata-rata dapat beroperasi pada lebih dari 1000Hz, sedangkan loop kecepatan hanya dapat beroperasi pada puluhan Hertz.
Untuk memasukkannya ke dalam cara yang lebih teknis:
1. Kontrol torsi motor servo
Mode kontrol torsi adalah untuk mengatur torsi output poros motor melalui input analog eksternal atau penugasan alamat langsung. Kinerja spesifiknya adalah sebagai berikut: misalnya, jika 10V sesuai dengan 5Nm, ketika analog eksternal diatur ke 5V, output dari poros motor adalah
2,5Nm: Jika beban poros motor kurang dari 2,5Nm, motor akan menjadi positif; jika beban eksternal sama dengan 2,5Nm, motor tidak akan berputar; jika motor lebih besar dari 2,5Nm, motor akan mundur (biasanya dihasilkan saat ada beban gravitasi). Torsi dapat diubah dengan segera mengubah pengaturan kuantitas analog, dan nilai alamat yang sesuai juga dapat diubah melalui komunikasi.
Ini terutama digunakan pada perangkat penggulung dan pengurai yang memiliki persyaratan ketat pada kekuatan material, seperti perangkat kawat atau peralatan penarik serat. Pengaturan torsi harus diubah sewaktu-waktu sesuai dengan perubahan radius belitan untuk memastikan bahwa gaya material tidak akan berubah dengan perubahan radius belitan.
2. Kontrol posisi motor servo:
Mode kontrol umumnya melalui frekuensi pulsa input eksternal untuk menentukan ukuran kecepatan rotasi, melalui jumlah pulsa untuk menentukan Sudut rotasi, beberapa servo juga dapat langsung melalui mode komunikasi kecepatan dan penugasan perpindahan. Karena mode posisi dapat memiliki kontrol kecepatan dan posisi yang sangat ketat, sehingga umumnya digunakan pada perangkat pemosisian. Aplikasi seperti peralatan mesin CNC, mesin cetak dan sebagainya.
3. Mode kecepatan motor servo:
Lebih dari input analog atau frekuensi pulsa dapat dikontrol untuk kecepatan rotasi, di perangkat kontrol atas mode kecepatan kontrol PID loop luar juga dapat diposisikan, tetapi harus sinyal posisi motor atau sinyal posisi beban langsung ke umpan balik atas untuk perhitungan. Mode posisi juga mendukung cincin luar beban langsung untuk mendeteksi sinyal posisi. Dalam hal ini, enkoder di ujung poros motor hanya mendeteksi kecepatan motor, dan sinyal posisi disediakan oleh perangkat pendeteksi langsung di ujung beban akhir. Keuntungan dari mode ini adalah bahwa kesalahan dalam proses transmisi perantara dapat dikurangi dan akurasi pemosisian seluruh sistem dapat ditingkatkan.
4. Bicara tentang 3 dering
Servo umumnya dikendalikan oleh tiga cincin, dan yang disebut tiga cincin adalah tiga sistem pengatur PID umpan balik negatif loop tertutup. Cincin PID terdalam adalah cincin saat ini, yang sepenuhnya dilakukan di dalam driver servo. Perangkat Hall mendeteksi arus keluaran dari setiap fase driver ke motor, dan memberikan umpan balik negatif ke pengaturan arus untuk pengaturan PID, sehingga mencapai arus keluaran sedekat mungkin dengan arus yang ditetapkan. Cincin saat ini adalah untuk mengontrol torsi motor, sehingga pengoperasian pengemudi dalam mode torsi minimal.
Respons dinamis adalah yang tercepat.
Dering kedua adalah ring kecepatan, yang disesuaikan dengan PID umpan balik negatif melalui sinyal encoder motor yang terdeteksi. Keluaran PID di ring secara langsung merupakan pengaturan ring arus, jadi kontrol ring kecepatan mencakup ring kecepatan dan ring arus, dengan kata lain, mode apa pun harus menggunakan ring arus, ring arus adalah akar dari kontrol . Pada saat yang sama kontrol kecepatan dan posisi, kontrol arus (torsi) juga dilakukan dalam sistem untuk mencapai kontrol kecepatan dan posisi yang sesuai.
Ring ketiga adalah ring posisi, yang merupakan ring terluar dan dapat dibangun antara driver dan motor encoder atau antara pengontrol eksternal dan motor encoder atau beban akhir tergantung pada situasinya. Karena output internal cincin kontrol posisi adalah pengaturan cincin kecepatan, sistem melakukan operasi ketiga cincin dalam mode kontrol posisi, dan saat ini sistem memiliki jumlah perhitungan terbesar dan kecepatan respons dinamis paling lambat .