基于多伺服控制模式的运动控制系统研究与应用(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:1

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图1 位置伺服控制模式伺服驱动原理图

对采用速度伺服控制模式的电机，通过电位器调节给定的输入直流电压(模拟量速度指令)来调节电机速度。通过驱动器参数的调整来消除包括控制器在内的外部模拟速度指令系统的漂移。

系统参数分析

用于位置伺服控制模式和速度伺服控制模式的伺服电机及驱动器都选用松下MINSAA系列。其主要参数:额定输出400W，额定转速3000r/min，增量式编码器分辨率10000(单位:脉冲pulse)，单坐标平台用的滚珠丝杠螺距5mm。为了确定位置伺服控制模式下电机的脉冲当量δp，即每一个电脉冲负载产生的直线位移量，必须先设定驱动器的参数:Pr46(第1指令脉冲分倍频分子)、Pr4A(指令脉冲分倍频分子倍率)、pr4B(指令脉冲分倍频分母)，该系统中设定Pr46=10000、Pr4A=3、Pr4B=10000。增量式编码器分辨率10000记作F(单位:脉冲pulse)，而电机每转一圈所需脉冲数是f(单位:脉冲pulse)，那么指令脉冲分倍频的分子Pr46 、分子倍率Pr4A 和分母Pr4B 必须满足：

因此，电机每转一圈所需脉冲数f是f=1250pulse，可以得出脉冲当量δp=0.004mm/p。在速度伺服控制模式下的电机，在驱动器中参数Pr02(控制模式选择)设置为1(速度控制模式)，Pr07(速度监视器选择)根据6V/额定转速可得，速度指令的方向和比例根据参数设定可调，本系统中对控制滚筒旋转的伺服电机参数选择出厂默认值。通过逐渐增加Pr11(第1速度环增益)值，使电机不产生异常响声和振动;逐渐减小Pr12(第1速度环积分时间常数)使超调/失调减低到可以接受的程度。速度指令的漂移通过调整参数Pr52，使得速度指令输入为0V时，电机不转动。

本系统中需要对位置伺服控制模式下的电机运行时间进行设定。系统中单坐标平台的丝杠行程为200mm，运行时速度设定为50mm/s，加速度设为200mm/s2，从而可以得出，加/减速时间各为0.25s，加/减速运行的距离为25mm;以50mm/s匀速运行距离为150mm，时间为3s。因此，电机往返运行一次需要7s。如果要设定电机运行的时间，可以通过在控制程序中设定执行运行次数来控制时间。

结语

永磁同步伺服电机的效率和功率因数都比较高，而且体积较同容量的异步电机小，具有很好的控制性能。本系统中，利用永磁同步电机的位置/速度伺服控制模式，提出全新的控制概念，集速度控制，位置控制为一体，实现了运动控制系统功能的多样化和复杂性，同时满足了系统的高速度、高精度、高效率和高可靠性四位一体的高性能控制要求。该系统设计设计简单，紧凑，性能可靠;在控制精度，功能和抗干扰能力上都有很大的优势;系统软件结构的合理设计也保证了系统的实时性和稳定性。该系统为各种机电一体化设备提供最佳解决方案，不仅在运动控制领域，在化工、材料、生物工程等过程控制领域中也同样有良好的应用前景。 (

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