"Servo" servo anglais - la signification du grec "esclave". Les gens veulent utiliser le "servo-mécanisme" comme un outil pratique et apprivoisé, sous réserve des exigences du signal de commande. Avant que le signal n'arrive, il ne bougera pas; après l'arrivée du signal, il tournera immédiatement; lorsque le signal disparaît, il peut s'arrêter immédiatement. En raison de ses performances "servo-esclave", il est nommé - système de contrôle d'asservissement.
Définition du servo:
(1)Système servo: Un système de contrôle automatique qui change la sortie d'un objet tel que la position, l'orientation, l'état et le moment d'un objet et peut suivre tout changement dans la quantité d'entrée (ou une valeur donnée).
(2) Dans un système de commande automatique, un système qui peut répondre à un signal de commande avec un certain degré de précision est appelé système suiveur, également appelé système d'asservissement. Afin de garantir la précision de cette réponse instantanée, il existe généralement une comparaison de retour de capteur de position, de vitesse et de couple, également appelée commande en boucle fermée.
La tâche principale du servo est d'amplifier, de transformer et de contrôler la puissance en fonction des exigences de la commande de contrôle, de sorte que le contrôle en boucle fermée du couple, de la vitesse et de la position de la sortie du dispositif d'entraînement soit très flexible et pratique .
Pour faire simple, la position, le temps et la force du système de mouvement sont «obéissants» ?? à tout moment, à quel moment et à quelle position, et quelle force est produite à cette position est appelée commande d'asservissement.
Parmi eux, si le système de mouvement est entraîné par un moteur, alors la position du moteur correspond au courant de travail entré par le moteur, qui est le problème à résoudre par le système d'asservissement. À quelle position, combien de tension et de courant (y compris la phase) sont entrés dans le moteur, cette boucle de position appelée et cette commande de boucle de courant. La quantité de changement de position au cours du temps est la boucle de vitesse, et le changement dans la boucle de vitesse est l'accélération et le jerk. De la physique, nous savons que l'accélération correspond à la force (telle que l'accélération gravitationnelle G), et la force de sortie du moteur est entraînée par la tension d'entrée (y compris la phase), puis à partir de l'entrée du moteur est la boucle de courant = force, de le moteur Le retour du capteur est accélération = force. Grâce à la rétroaction au capteur sur le moteur, les informations de position et d'accélération sont obtenues et comparées à l'entrée de commande pour former un système d'asservissement en boucle fermée.
Un codeur rotatif est un capteur de position rotatif qui émet un signal d'impulsion incrémental (représentant un changement de position) ou un signal de position angulaire d'une valeur absolue. La première dérivée de ce signal pour le temps est la vitesse et la seconde dérivée est l'accélération. Par conséquent, les codeurs rotatifs sont le meilleur choix de capteur de retour pour les systèmes servo.
Le moteur est l'actionneur de mouvement le plus couramment utilisé. Le pilote de moteur a un contrôle en boucle fermée de la position, de la vitesse et du couple. Il est appelé «servomoteur». Le servomoteur couramment utilisé est un moteur synchrone à aimant permanent à courant alternatif, et parfois le moteur synchrone à aimant permanent à courant alternatif est appelé un servomoteur.
Moteur synchrone à aimants permanents AC:
Autrement dit, le rotor est fait d'un matériau à aimant permanent, donc après la rotation, lorsque le champ magnétique rotatif du stator du moteur change, le rotor change également la vitesse de la fréquence de réponse, et la vitesse du rotor = la force magnétique du stator vitesse de poussée, on l'appelle donc "synchrone". Les moteurs synchrones à aimants permanents AC sont équipés de codeurs pour leurs exigences liées au synchronisme. Ces codeurs fournissent non seulement des signaux de position angulaire (tels que des signaux impulsionnels incrémentaux ou des signaux numériques absolus), mais fournissent également des changements de position du rotor. Signaux de phase (tels que UVW ou signaux sinusoïdaux et cosinus C, D à un tour), signaux de position angulaire en tant que rétroaction en boucle fermée de la position et de la vitesse, et signaux de commutation du rotor pour la rétroaction en boucle fermée de l'entrée de poussée de couple de boucle de courant du moteur vers obtenir une rotation synchrone du rotor. Par conséquent, le moteur synchrone à aimants permanents à courant alternatif a obtenu naturellement la caractéristique "servo" du fait de l'ajout direct du codeur, des informations de rétroaction de la position, de la vitesse et du couple, et de la commande en boucle fermée.
En fait, non seulement les moteurs synchrones à aimants permanents à courant alternatif peuvent avoir des caractéristiques d'asservissement, mais les moteurs asynchrones à courant alternatif via leurs contrôleurs (onduleurs) et le retour de capteur (tels que les codeurs) peuvent également être commandés par le contrôleur pour atteindre la position, la vitesse et même le couple de sortie. La commande en boucle fermée et la réponse de suivi peuvent également atteindre les caractéristiques du système «servo».
La question de savoir si elle peut être appelée «servo» est de savoir si sa réponse de suivi et sa précision de commande en termes de position, de vitesse et de force de sortie peuvent répondre aux exigences d'utilisation, et cela ne dépend pas de l'actionneur de moteur utilisé.
Dans le but de développer la technologie de conversion de fréquence, le contrôleur de servo variateur dispose d'une technologie de contrôle et d'un algorithme plus précis que la conversion de fréquence générale dans la boucle de courant, la boucle de vitesse et la boucle de position à l'intérieur du variateur. Il est également plus puissant que l'onduleur traditionnel. Beaucoup, l'essentiel est de faire un contrôle précis de la position. La vitesse et la position sont contrôlées par les commandes envoyées par le contrôleur hôte (bien sûr, il existe des conversions de fréquence - le contrôleur intègre l'unité de contrôle ou définit directement les paramètres de position et de vitesse dans le variateur au moyen d'une communication par bus ou d'une carte PG ) Les algorithmes internes du variateur, des calculs plus rapides et plus précis et une électronique plus performante le rendent supérieur au variateur de fréquence.
Le contrôleur de fréquence variable et le moteur forment une commande en boucle ouverte de la commande de changement de vitesse, et le moteur pas à pas et le pilote forment une commande en boucle ouverte d'un changement de position (pas) si un capteur (par exemple, un code est ajouté à la variable système de moteur à fréquence ou système de moteur pas à pas) Par conséquent, un contrôleur de commande externe (tel qu'un API ou une carte de contrôle intégrée dans le pilote de moteur) peut également réaliser une double boucle fermée de position et de vitesse, et en même temps garantir la réponse de la force de sortie du moteur et arrêter le positionnement. Un système de contrôle "servo".
Le système de servocommande n'est pas seulement un moteur à actionneur de mouvement, mais également un système de transmission mécanique, tel qu'une boîte de vitesses, une vis de poussée, un entraînement par engrenage, etc. Ces systèmes de transmission mécanique présentent des erreurs d'usinage et d'assemblage, tout en ayant également des changements de température et porter. Erreurs causées par d'autres facteurs environnementaux sur site, afin d'éviter l'influence de la précision de commande causée par ces erreurs, des capteurs sont parfois ajoutés au terminal de mouvement en tant que position de retour et informations de vitesse au système de servocommande pour corriger l'erreur. Une telle méthode de commande est appelée commande en "boucle fermée complète", comme l'ajout d'un codeur linéaire ou d'un codeur rotatif. Afin de garantir la précision à long terme de la commande de position, il est nécessaire d'ajouter un capteur de position zéro ou un codeur de valeur absolue de position terminale dans le système de commande-exécution. L'encodeur de valeur absolue n'a pas à s'inquiéter en raison du codage unique de chaque position mécanique dans le capteur. Le signal est affecté par des interférences externes et les informations de position après une panne de courant sont perdues.
Qu'il s'agisse d'un moteur synchrone à aimant permanent à courant alternatif (également connu sous le nom de servomoteur directement) ou d'actionneurs mécaniques tels qu'un moteur à fréquence variable et un moteur pas à pas, il doit être corrigé par un contrôleur, un système de transmission mécanique et un capteur terminal pour former un «servo» complet Système de contrôle. La précision de contrôle (précision de la position et réponse du temps de suivi) du système d'asservissement est composée du moteur de l'actionneur, du pilote de moteur, de l'exécution de la transmission mécanique, du contrôleur total du système, etc., et des exigences intrinsèques du moteur synchrone à aimant permanent AC et du pilote dus à ses exigences de «synchronisation». Conçu avec la plus grande précision de contrôle d'asservissement. Cependant, pour garantir la précision du contrôle et la fiabilité du contrôle du terminal d'exécution de mouvement, il est nécessaire d'équilibrer la précision du système de transmission mécanique avec la précision et la fiabilité du capteur de position finale (tel qu'un codeur absolu).
Par exemple, la commande en boucle fermée de l'ascenseur de cabine d'ascenseur, l'encodeur a été installé sur l'hôte de levage d'ascenseur (tel que ERN1387 de HEIDENHAIN, Allemagne), fournissant des signaux incrémentaux A, B sinus et cosinus, 2048 cycles d'impulsions par semaine, tout en fournissant un unique Les signaux sinus et cosinus C et D d'un cycle, les signaux sinus et cosinus C et D d'un même cercle sont divisés par une position approximative, qui peut fournir les informations de commutation du moteur UVW; et les signaux sinus et cosinus de 2048 cycles par semaine vont plus loin. Subdivisé pour obtenir des changements de position haute résolution. Ces informations de changement de position haute résolution sont principalement utilisées pour les calculs d'accélération à court terme. Parce qu'un retour d'accélération précis est nécessaire lorsque la variable de temps est petite, il est nécessaire de comparer Plus d'informations de changement de position, ce qui nécessite une très haute résolution du codeur et une précision de position précise, ce qui garantit un retour d'accélération précis pour contrôler le courant d'entrée du moteur.
Cependant, en raison de l'erreur mécanique sur le système mécanique de l'ascenseur, l'ascenseur doit toujours être renvoyé par le capteur de nivellement externe lorsque chaque couche s'arrête, de sorte qu'un positionnement précis puisse être obtenu, par exemple, à l'aide d'un photoélectrique à niveau plat. commutateur, ou directement à l'aide d'un codeur multitours absolu à couche plate. Afin de former un système d'asservissement en boucle fermée avec précision de position.
En fait, le codeur requis par le système d'asservissement peut en avoir deux (ou un seul), l'un est sur l'extrémité haute vitesse du moteur, pour le retour de commutation et d'accélération du moteur, ce retour entre dans le pilote du moteur, qui détermine la commutation du courant de commande du moteur. Avec la taille (bague de serrage), l'autre sert au positionnement précis de l'extrémité basse vitesse de la borne de position. Les codeurs côté moteur nécessitent une résolution élevée, des codeurs incrémentaux haute résolution sont souvent utilisés pour obtenir de fines variations d'accélération; tandis que les codeurs dans les terminaux de mouvement nécessitent une position précise et fiable, les codeurs multitours couramment utilisés (également utiles comme échelle linéaire).
Si un seul codeur est utilisé (par exemple, uniquement le codeur côté moteur), il est alors nécessaire de s'appuyer sur la haute précision de la pièce de transmission mécanique en position, et la transmission mécanique de haute précision actuelle est presque entre les mains des japonais. et les fabricants allemands. monopole. L'ajout d'un capteur (encodeur) au terminal est un moyen d'éviter ce monopole.
Dans le système de commande de l'onduleur, comme le signal de commutation du moteur n'est pas nécessaire, le codeur peut être directement monté sur la borne de mouvement, également appelée extrémité basse vitesse.
Nous avons deux concepts, l'un est le système servo et l'autre est le servomoteur. Ces deux ne sont pas le même concept. Le servomoteur est un actionneur spécial. Sa conception d'entraînement du moteur est un contrôle en boucle fermée de la position, de la vitesse et du couple depuis le début, mais le moteur ne fait pas partie de l'actionneur, il ne représente pas l'ensemble du système d'asservissement.
La commande en boucle fermée peut-elle être appelée un système d'asservissement? Non, mais la garantie d'un contrôle rapide et d'une précision dans l'espace (position), précision et réponse temporelle. Cependant, la précision du suivi "rapide" et de la position est relative, il y aura toujours un certain écart, qui est aussi l'une des caractéristiques du servo. Le vrai servo est d'éliminer l'influence de cet écart sur le résultat du contrôle.
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