펄스, 아날로그 및 통신 제어의 세 가지 서보 모터 제어 모드가 있습니다. 다양한 애플리케이션 시나리오에서 서보 모터 제어 모드를 선택하는 방법은 무엇입니까?
1. 서보 모터 펄스 제어 모드
일부 소형 독립형 장비에서 펄스 제어를 사용하여 모터 위치를 달성하는 것은 가장 일반적인 응용 프로그램이어야 하며 이 제어 모드는 간단하고 이해하기 쉽습니다. 기본 제어 아이디어: 총 펄스는 모터 변위를 결정하고 펄스 주파수는 모터 속도를 결정합니다. 펄스는 서보 모터의 제어를 실현하기 위해 선택됩니다. 서보 모터의 사용 설명서를 열면 다음과 같은 표가 있습니다.
둘 다 펄스 제어되지만 구현은 다릅니다.
먼저 드라이버는 두 개의 고속 펄스(A, B)를 수신하고 두 펄스의 위상차를 통해 모터의 회전 방향을 결정합니다. 위 그림에서 B가 A상보다 90도 빠르면 양수입니다. B가 A보다 90도 느리면 반전됩니다. 작동 시 이 제어의 두 위상 펄스가 교번하므로 이 제어 모드를 차동 제어라고도 합니다. 그것은 또한 이 제어 모드, 제어 펄스가 간섭 방지 능력이 더 높다는 것을 보여주는 차이 특성을 가지고 있으며, 강한 간섭이 있는 일부 응용 시나리오에서 이 모드가 선호됩니다. 그러나 이런 식으로 모터 샤프트는 두 개의 고속 펄스 포트를 점유해야 하며 이는 고속 펄스 포트의 긴박한 상황에 적합하지 않습니다.
둘째, 드라이버는 여전히 두 개의 고속 펄스를 수신하지만 두 개의 고속 펄스는 동시에 존재하지 않습니다. 하나의 펄스가 출력 상태일 때 다른 펄스는 유효하지 않은 상태여야 합니다. 이 제어 모드를 선택할 때 한 번에 하나의 펄스만 출력되도록 하는 것이 중요합니다. 두 개의 펄스, 하나는 양의 방향을 위한 출력이고 다른 하나는 음의 방향을 위한 출력입니다. 위의 경우와 마찬가지로 이 모드는 두 개의 고속 펄스 포트를 점유해야 하는 모터 샤프트이기도 합니다.
셋째, 드라이버에 하나의 펄스 신호만 주면 되고 모터의 정극성 동작은 한 방향의 IO 신호에 의해 결정된다. 이 제어 모드는 더 간단하고 고속 펄스 포트의 리소스를 가장 적게 차지합니다. 일반적인 소규모 시스템에서는 이것이 선호됩니다.
2. 서보 모터 시뮬레이션 제어 모드
서보 모터를 사용하여 속도 제어를 실현해야 하는 애플리케이션 시나리오에서 모터의 속도 제어를 실현하기 위해 아날로그 양을 선택할 수 있으며 아날로그 양의 값은 모터의 실행 속도를 결정합니다. 아날로그 양은 전류 또는 전압의 두 가지 방법으로 선택할 수 있습니다. 전압 모드는 제어 신호 끝에 일정량의 전압만 추가하면 됩니다. 제어를 달성하기 위해 전위차계를 사용하는 일부 시나리오에서는 구현이 간단합니다. 그러나 전압을 제어 신호로 사용하면 복잡한 환경에서 전압이 간섭받기 쉬워 제어가 불안정해진다. 전류 모드: 해당 전류 출력 모듈이 필요합니다. 그러나 현재 신호는 강력한 방해 전파 방지 능력을 가지고 있으며 복잡한 장면에서 사용할 수 있습니다.
3. 서보 모터 통신 제어 모드
CAN, EtherCAT, Modbus 및 Profibus는 통신을 통해 서보 모터 제어를 구현하는 일반적인 방법입니다. 통신을 통해 모터를 제어하는 것은 일부 복잡하고 대규모 시스템 애플리케이션 시나리오에서 선호되는 제어 방법입니다. 통신 모드를 사용하면 시스템 크기, 모터 샤프트 수를 쉽게 절단할 수 있으며 복잡한 제어 배선이 필요하지 않습니다. 구축된 시스템은 매우 유연합니다.
서보 모터의 속도 제어 및 토크 제어는 아날로그 양으로 제어됩니다. 펄스를 전송하여 위치 제어를 제어합니다. 고객의 요구 사항에 따라 특정 제어 모드를 선택하고 이동 기능을 충족해야 합니다. 모터의 속도와 위치에 대한 요구 사항이 없는 경우 일정한 토크의 출력이면 물론 토크 모드입니다.
위치 및 속도에 특정 정확도 요구 사항이 있고 실시간 토크가 그다지 중요하지 않은 경우 토크 모드가 그다지 편리하지 않으며 속도 또는 위치 모드가 더 좋습니다. 상위 컨트롤러에 우수한 폐쇄 루프 제어 기능이 있으면 속도 제어 효과가 더 좋습니다. 요구 사항이 높지 않거나 실시간 요구 사항이 없는 경우 위치 제어 모드는 상위 컨트롤러에 대한 요구 사항이 높지 않습니다.
서보 드라이버의 응답 속도 측면에서 토크 모드는 계산이 가장 적고 드라이버가 제어 신호에 가장 빠르게 응답합니다. 위치 모드는 계산이 가장 많고 제어 신호에 대한 운전자의 반응이 가장 느립니다.
모션의 동적 성능이 필요한 경우 실시간으로 모터를 조정해야 합니다. 따라서 컨트롤러 자체가 느린 경우(예: PLC 또는 저가형 모션 컨트롤러) 위치 제어를 사용합니다. 컨트롤러의 컴퓨팅 속도가 빠른 경우 위치 링을 드라이버에서 컨트롤러로 빠르게 이동하여 드라이버의 작업 부하를 줄이고 효율성을 높일 수 있습니다(예: 대부분의 중급 및 고급 모션 컨트롤러). 더 나은 상위 컨트롤러가 있는 경우 토크 제어를 사용할 수도 있고 드라이브에서 속도 루프도 제거됩니다. 이것은 일반적으로 고급 전용 컨트롤러만 이 작업을 수행할 수 있으며 현재로서는 서보 모터.
일반적으로 드라이버 컨트롤이 좋지 않고 각 제조업체에서 최선을 다하고 있지만 이제는 응답 대역폭이라는보다 직관적 인 비교 방법이 있습니다. 토크 제어 또는 속도 제어 시 구형파 신호가 펄스 발생기에 제공되어 모터가 지속적으로 회전 및 역회전하고 주파수를 지속적으로 조정합니다. 오실로스코프에 표시되는 것은 스위프 주파수 신호입니다. 엔벨로프의 정점이 가장 높은 값의 70.7%에 도달하면 스텝이 어긋난 것입니다. 평균 전류 루프는 1000Hz 이상에서 작동할 수 있는 반면 속도 루프는 수십 Hz에서만 작동할 수 있습니다.
좀 더 기술적으로 표현하자면 다음과 같습니다.
1. 서보 모터 토크 제어
토크 제어 모드는 외부 아날로그 입력 또는 직접 주소 할당을 통해 모터 축의 출력 토크를 설정하는 모드입니다. 특정 성능은 다음과 같습니다. 예를 들어 10V가 5Nm에 해당하는 경우 외부 아날로그가 5V로 설정되면 모터 샤프트의 출력은
2.5Nm: 모터 샤프트 부하가 2.5Nm 미만이면 모터가 양수로 바뀝니다. 외부 부하가 2.5Nm이면 모터가 회전하지 않습니다. 모터가 2.5Nm보다 크면 모터가 반전됩니다(일반적으로 중력 부하가 있을 때 생성됨). 아날로그량의 설정을 즉시 변경하여 토크를 변경할 수 있으며 해당 주소 값도 통신으로 변경할 수 있습니다.
그것은 철사 장치 섬유 당기는 장비와 같은 물자의 힘에 엄격한 필요조건이 있는 감기 및 풀기 장치에서 주로 사용됩니다. 토크의 설정은 권선 반경의 변화에 따라 재료의 힘이 변경되지 않도록 권선 반경의 변화에 따라 언제든지 변경되어야 합니다.
2. 서보 모터의 위치 제어:
제어 모드는 일반적으로 외부 입력 펄스 주파수를 통해 회전 속도의 크기를 결정하고 펄스 수를 통해 회전 각도를 결정하며 일부 서보는 속도 및 변위 할당의 통신 모드를 통해 직접 수행할 수도 있습니다. 위치 모드는 속도와 위치를 매우 엄격하게 제어할 수 있기 때문에 일반적으로 위치 결정 장치에 사용됩니다. CNC 공작 기계, 인쇄 기계 등과 같은 응용 프로그램.
3. 서보 모터 속도 모드:
아날로그 입력 또는 펄스 주파수를 통해 회전 속도를 제어할 수 있으며 외부 루프 PID 제어 속도 모드의 상위 제어 장치에서 위치를 지정할 수도 있지만 모터 위치 신호 또는 직접 로드 위치 신호를 계산을 위해 상위 피드백으로 보내야 합니다. 위치 모드는 또한 위치 신호를 감지하기 위해 직접 로드 외부 링을 지원합니다. 이 경우 모터 샤프트 끝의 엔코더는 모터 속도만 감지하고 위치 신호는 최종 부하 끝에서 직접 감지 장치에 의해 제공됩니다. 이 모드의 장점은 중간 전송 프로세스의 오류를 줄이고 전체 시스템의 위치 정확도를 높일 수 있다는 것입니다.
4. 반지 3개에 대해 이야기하기
서보는 일반적으로 3개의 링으로 제어되며 소위 3개의 링은 3개의 폐쇄 루프 네거티브 피드백 PID 조절 시스템입니다. 가장 안쪽에 있는 PID 링은 전류 링으로 서보 드라이버 내부에서 완전히 수행됩니다. 홀 장치는 모터에 대한 드라이버의 각 상의 출력 전류를 감지하고 PID 조절을 위한 전류 설정에 부귀환을 제공하여 출력 전류가 가능한 한 설정된 전류와 동일하게 되도록 합니다. 전류 링은 모터 토크를 제어하기 위한 것이므로 토크 모드에서 드라이버의 작동은 최소화됩니다.
동적 응답이 가장 빠릅니다.
두 번째 링은 속도 링으로 감지된 모터 엔코더의 신호를 통해 네거티브 피드백 PID로 조정됩니다. 링의 PID 출력은 직접 전류 링의 설정이므로 속도 링 제어에는 속도 링과 전류 링이 포함됩니다. 즉, 모든 모드는 전류 링을 사용해야 하며 전류 링은 제어의 루트입니다. . 속도 및 위치 제어와 동시에 전류(토크) 제어도 시스템에서 수행되어 해당 속도 및 위치 제어를 달성합니다.
세 번째 링은 포지션 링으로 가장 바깥쪽 링으로 상황에 따라 드라이버와 모터 엔코더 사이 또는 외부 컨트롤러와 모터 엔코더 또는 최종 부하 사이에 구축할 수 있습니다. 위치 제어 링의 내부 출력은 속도 링의 설정이므로 시스템은 위치 제어 모드에서 세 개의 링 모두의 동작을 수행하며 이때 시스템은 가장 많은 계산량과 가장 느린 동적 응답 속도를 갖습니다. .