Servo, step ve frekans dönüşümünün üç ana kontrol noktasının ayrıntılı açıklaması!

Endüstriyel robotların çevresel hareket kontrolü kısmı temel olarak üç bölümden oluşur: servo kontrolü, adım kontrolü ve frekans dönüşüm kontrolü. Bu kontrol noktalarını tek tek cevaplayalım.
servo kontrolü
1, AC servo motorların çalışma prensibi
Servo motorun içindeki rotor kalıcı bir mıknatıstır ve sürücü tarafından kontrol edilen U/V/W üç fazlı elektrik bir elektromanyetik alan oluşturur. Rotor bu manyetik alanın etkisi altında döner. Aynı zamanda, motorun yerleşik kodlayıcısı sürücüye bir sinyal gönderir ve sürücü, rotor dönüş açısını ayarlamak için geri bildirim değerini hedef değerle karşılaştırır. Bir servo motorun doğruluğu, kodlayıcının doğruluğu (satır sayısı) ile belirlenir.
2, Servo sistemlerin bileşimi ve sınıflandırılması
Kompozisyon:
Servo sistem, kontrol değişkenleri olarak konum ve açıyı kullanan kontrol sistemleri için genel bir terimdir. Hız, açısal hız, ivme, kuvvet gibi konum ve açıyla ilgili sistemler de servo sisteme dahildir.
Sınıflandırma:
1. Kontrol yapısına göre sınıflandırılır: açık döngü ve kapalı döngü.
2. Tahrik bileşenlerine göre sınıflandırılmıştır:
A. Step motor servo sistemi.
B. DC motor servo sistemi.
C. AC motor servo sistemi.
3, Servo motorların özellikleri (AC)
1 Yüksek konumlandırma doğruluğu, sıradan servo motorlar 0.036 dereceye ulaşabilir
2 Hızlı tepki süresi.
3 Kontrol kullanışlı ve esnektir ve kontrol sisteminin uygulanması kolaydır.
4 Birçok model mevcuttur ve farklı uygulama ortamlarına göre farklı tipler seçilebilir.
5 Çalışma durumunu zamanında izleyebilen ve uygun ayarlamaları ve değişiklikleri yapabilen tam kapalı döngü kontrolü sağlayın.
4, Servo sistem yapısı

5, Servo kontrolü için seçim adımları
1. Mekanik özellikleri, yükü, sertliği ve diğer parametreleri belirleyin.
2. Hareket hızı, strok, hızlanma ve yavaşlama süresi, döngü, doğruluk vb. gibi eylem parametrelerini onaylayın.
3. Motor ataletini, yük ataletini, motor ekseni dönüştürme ataletini ve rotor ataletini seçin.
4. Motor dönüş hızını seçin.
5. Motorun nominal torkunu seçin. Yük torku, hızlanma ve yavaşlama torku, anlık maksimum tork ve gerçek tork.
6. Motorun mekanik konum çözünürlüğünü seçin.
7. Yukarıdakilere göre motor modelini seçin.
6, Servo kontrolün uygulanması

Adım kontrolü
1, Step motorların çalışma prensibi
Adım motoru, elektrik darbelerini açısal yer değiştirmeye dönüştüren bir aktüatördür. Kademeli sürücü bir darbe sinyali aldığında, kademeli motoru ayarlanan yönde sabit bir açıyı ("adım açısı" olarak adlandırılır) döndürmek için çalıştırır ve dönüşü sabit bir açıda adım adım ilerler. Doğru konumlandırmayı sağlamak için darbe sayısı kontrol edilerek açısal yer değiştirme kontrol edilebilir; Aynı zamanda, motor dönüşünün hızı ve ivmesi, darbe frekansı kontrol edilerek kontrol edilebilir, böylece hız düzenleme hedefine ulaşılabilir. Adım motorları, kontrol amacıyla özel bir motor türü olarak kullanılabilir ve birikmiş hata yapmama özelliği (%100 doğruluk) nedeniyle çeşitli açık çevrim kontrollerde yaygın olarak kullanılır.

2, Step motorların sınıflandırılması
Yaygın olarak kullanılan adım motorları artık reaktif adım motorlarını (VR), sabit mıknatıslı adım motorlarını (PM), hibrit adım motorlarını (HB) ve tek fazlı adım motorlarını içermektedir.
Kalıcı mıknatıslı step motorlar genellikle iki fazlıdır, torku ve hacmi küçüktür ve adım açısı genellikle 7,5 derece veya 15 derecedir;
Reaktif step motorlar genellikle üç fazlıdır ve yüksek tork çıkışı elde edebilirler. Adım açısı genellikle 1,5 derecedir ancak hem gürültü hem de titreşim önemlidir. Reaktif bir step motorun rotor manyetik devresi yumuşak manyetik malzemelerden yapılmıştır ve stator üzerinde manyetik iletkenlikteki değişikliklerden yararlanarak tork üreten çok fazlı uyarma sargıları vardır.
Hibrit adım motoru, kalıcı mıknatıslı ve reaktif motorların avantajlarının bir kombinasyonunu ifade eder. İki faza ve beş faza bölünmüştür: iki fazın adım açısı genellikle 1,8 derece iken, beş fazın adım açısı genellikle 0,72 derecedir. Bu tip step motor en yaygın olarak kullanılır.
3, Step motor sistemi

1. Adım motorlarının statik göstergelerine ilişkin terminoloji
A. Faz numarası: Farklı N ve S manyetik alanları üreten uyarma bobini çiftlerinin sayısı. Yaygın olarak mb ile temsil edilir Vuruş sayısı: Manyetik alanda periyodik bir değişikliği tamamlamak için gereken atım sayısı veya iletken durum n ile temsil edilir veya motorun bir diş açısı açısı boyunca dönmesi için gereken atım sayısını ifade eder.
C. Adım açısı: bir darbe sinyaline karşılık gelen, motor rotorunun dönüş açısı θ'yı temsil eder.
D. Konumlandırma torku: Motor çalıştırılmadığında motor rotorunun kilitleme torku (manyetik alan diş şeklindeki harmonikler ve mekanik hatalardan kaynaklanır).
e. Statik tork: Nominal statik elektrik etkisi altında motor dönmediğinde motor şaftının kilitleme torku.
2. Adım motorlarının dinamik göstergeleri ve terminolojisi
A. Adım açısı doğruluğu: Adım motorunun her dönüşü için adım açısının gerçek değeri ile teorik değeri arasındaki hata.
B. Adım kaybı: Motorun çalışma sırasında attığı, teorik adım sayısına eşit olmayan adım sayısı. Buna kaybetme adımı denir.
C. Yanlış hizalama açısı: Rotor diş ekseninin stator diş ekseninden saptığı açı.
D. Maksimum yüksüz başlatma frekansı: Belirli bir sürüş şekli, voltaj ve nominal akım altında bir motorun yüksüz olarak doğrudan çalışabileceği maksimum frekans.
e. Maksimum yüksüz çalışma frekansı: Belirli bir sürüş şekli, voltaj ve nominal akım altında motorun yüksüz maksimum hız frekansı.
F. Çalışma torku frekans karakteristiği: Belirli test koşulları altında çalışma sırasında motor tarafından ölçülen çıkış torku ile frekans arasındaki ilişkinin eğrisine çalışma torku frekans karakteristiği denir.
4, Step motor seçimi
1. Adım açısının seçimi: Motorun adım açısı, yük doğruluğu gereksinimlerine bağlıdır.
2. Statik tork seçimi: Statik tork seçimi, motorun çalışma yüküne bağlıdır. Genel olarak statik tork, sürtünme yükünün 2-3 katı dahilinde olmalıdır.
3. Akım seçimi: Farklı akım parametreleri nedeniyle çalışma özellikleri büyük ölçüde farklılık gösterir. Motorun akımı, tork frekansı karakteristik eğrisine göre belirlenebilir.

5, Step motorların bazı özellikleri
1. Genel bir adım motorunun doğruluğu, adım açısının %3-5 kadarıdır ve birikmez.
Bir step motorun yüzeyinde izin verilen maksimum sıcaklık genellikle 130 santigrat derecenin üzerindedir.
Step motorun torku hız arttıkça azalacaktır.
4. Step motor düşük hızlarda normal şekilde çalışabilir ancak belirli bir hızı aşarsa çalışamaz ve buna ıslık sesi eşlik eder.
5. Düşük hızlı durumlarda step motorlar kullanılmalıdır - hız dakikada 1000 devri geçmemelidir.

VI İki tip motor arasındaki performansın karşılaştırılması
1. Farklı kontrol doğruluğu
Beş fazlı hibrit step motorun adım açısı genellikle {{0}.72 derece ve 0.36 derecedir. AC servo motorun kontrol doğruluğu, motor milinin arka ucundaki döner kodlayıcı tarafından garanti edilir. Standart 2500 hat kodlayıcılı motor için darbe eşdeğeri 360 derece /10000=0.036 derecedir ve servo motorun doğruluğu step motordan daha yüksektir.
2. Farklı düşük frekans özellikleri
Adım motorları düşük hızlarda düşük frekanslı titreşime eğilimlidir. AC servo motor çok düzgün çalışıyor ve düşük hızlarda bile titreşim olmuyor.

3. Farklı aşırı yük yetenekleri
Step motorlar genellikle aşırı yük kapasitesine sahip değildir. AC servo motorlar güçlü aşırı yük kapasitesine sahiptir.
4. Farklı operasyonel performans
Step motorun kontrolü açık çevrim kontrolüdür. Başlangıç ​​frekansı çok yüksekse veya yük çok büyükse, adım kaybına veya rotor tıkanmasına neden olmak kolaydır. Durma sırasında hız çok yüksekse, aşmaya neden olmak kolaydır. AC servo sürücü sistemi kapalı döngü kontrolüdür ve sürücü, motor kodlayıcının geri besleme sinyalini doğrudan örnekleyebilir. Konum ve hız döngülerinin iç yapısı genel olarak adım kaybına veya adım motorunun aşılmasına neden olmaz ve kontrol performansı daha güvenilirdir.
5. Farklı hız yanıt performansı
Bir step motorun hareketsiz durumdan çalışma hızına çıkması 200-400 milisaniye sürer (genellikle dakikada birkaç yüz devir). AC servo sisteminin hızlanma performansı iyidir. Örnek olarak Panasonic MSMA 400W AC servo motoru ele alırsak, statikten 3000RPM'lik nominal hıza hızlanması yalnızca birkaç milisaniye sürer ve hızlı başlatma ve durdurma gerektiren kontrol durumlarında kullanılabilir.
6. Farklı tork frekansı özellikleri
Step motorun çıkış torku artan hız ile azalır ve daha yüksek hızlarda keskin bir şekilde azalır. AC servo motor sabit bir tork üretir.
Özetle, AC servo sistemleri birçok performans açısından step motorlardan daha iyi performans gösterir. Ancak bazı düşük talep durumlarında step motorlar genellikle yürütme motorları olarak kullanılır. Bu nedenle kontrol sisteminin tasarım sürecinde kontrol gereksinimleri ve maliyetler gibi birçok faktör kapsamlı bir şekilde dikkate alınmalı ve uygun kontrol motorları seçilmelidir.

Değişken frekans kontrolü
1, General Motors'a Giriş
Üç fazlı sincap kafesli AC motor, en yaygın asenkron motor türüdür ve yapısı ve özellikleri aşağıdaki gibidir:

感应电机的构造示意图

Motor yapısının şematik diyagramı

2, Frekans dönüştürücülerin ilkeleri ve bileşimi
Frekans dönüştürücü, bir AC motorun hızını kolayca ve serbestçe değiştirebilen bir kontrol cihazıdır. AC motorun hızını değiştirme yöntemi aşağıdaki gibidir.
Frekans dönüştürücü, AC motor güç kaynağının frekansını değiştirerek hız regülasyonunu sağlar:

变频器的构成如下:

1. Dönüştürücü (doğrultucu)
Şekil 1'de gösterildiği gibi, güç frekansı güç kaynağını bir DC güç kaynağına dönüştüren diyot köprü doğrultucu yaygın olarak kullanılmaktadır. Ters çevrilebilir güç yönü nedeniyle rejeneratif çalışma gerçekleştirebilen tersinir bir invertör oluşturmak için iki set transistörlü invertör de kullanılabilir.
2. Düz dalga devresi
Doğrultucunun doğrultulmuş DC geriliminde, güç kaynağının frekansının 6 katı kadar darbeli bir gerilim bulunur ve invertörün ürettiği darbeli akım da DC geriliminde değişikliklere neden olur. Gerilim dalgalanmalarını bastırmak için, titreşimli gerilimi (akımı) absorbe etmek üzere indüktörler ve kapasitörler kullanılır. Cihaz kapasitesi küçük olduğunda, güç kaynağı ve ana devreden oluşan bileşenlerde boşluk varsa endüktans atlanabilir ve basit bir düz dalga devresi kullanılabilir.
3. İnvertör
Redresörlerden farklı olarak invertörler, DC gücünü gerekli frekansta AC gücüne dönüştürerek, altı anahtarlama cihazının önceden belirlenmiş bir süre boyunca iletimde bulunmasına ve kapanmasına olanak tanıyarak bir 3-fazlı AC çıkışı sağlar.
4. Fren devresi
Rejeneratif frenleme alanında (negatif kayma oranlı) asenkron motor kullanıldığında, rejeneratif enerji düz dalga devre kondansatöründe depolanarak DC voltajının artmasına neden olur. Genel olarak konuşursak, mekanik bir sistemin (elektrik motoru dahil) ataletinin biriktirdiği enerji, bir kapasitörün depoladığı enerjiden daha fazladır. Hızlı frenleme gerektiğinde, DC devre voltajının yükselmesini önlemek amacıyla güç kaynağına geri bildirim sağlamak veya rejeneratif gücü tüketecek bir frenleme devresi (anahtar ve direnç) kurmak için ters çevrilebilir bir invertör kullanılabilir.
3, Frekans dönüştürücülerin uygulama amacı ve amacı
Bir frekans dönüştürücü ve bir AC motordan oluşan değişken hızlı sürücüye frekans dönüştürücü sürücü adı verilir ve işlevsel amaçları aşağıdaki gibidir. Aralarında karşılıklı korelasyonlar olabilir ancak aslında net bir sınıflandırma yoktur. Bu tablo yalnızca referans amaçlıdır.