
在伺服电机控制中,有三种主要的控制方式:位置控制、速度控制和转矩控制。这三种方式基于伺服系统内部的三个闭环负反馈PID调节系统实现,分别称为电流环、速度环和位置环。
电流环是内部最靠近电机的环,负责调节电机的输出电流,以确保它尽可能接近设定值。电流环直接控制电机的转矩,因此在转矩控制模式下,驱动器的运算量最小,动态响应速度最快。
速度环位于电流环之外,通过检测电机编码器的信号进行负反馈PID调节。它不仅控制电机的速度,还间接影响电流环,确保电流环的设定值符合速度要求。因此,在速度控制模式下,系统同时执行电流环和速度环的控制。
位置环是最外层的环,可以根据需要设置在驱动器与电机编码器之间,或者在外部控制器与电机编码器或最终负载之间。位置控制环的内部输出是速度环的设定值。因此,在位置控制模式下,系统需要同时进行三个环的运算,导致运算量最大,动态响应速度最慢。
从实际应用角度来看,转矩控制是最直接的方式,通过外部模拟量输入或地址赋值设定电机轴的输出转矩。例如,10V对应5Nm,5V时电机轴输出2.5Nm。这种方式适用于需要精确控制转矩的应用场景。
速度控制则适用于需要精确控制电机速度的情况,它不仅考虑了电机的速度,还考虑了电流环的控制,确保了速度控制的稳定性。
位置控制则适用于需要精确定位的应用,尽管其动态响应速度较慢,但它提供了最高精度的位置控制,适用于需要高精度定位的场景。
选择合适的控制方式取决于具体的应用需求。例如,如果需要快速响应和高动态性能,转矩控制可能是最佳选择;如果需要精确速度控制,速度控制则更为合适;而如果需要高精度的位置控制,那么位置控制将是理想的选择。