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伺服驅動器又稱為伺服控制器，是用來控制伺服電機的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進行控制，實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位，目前是傳動技術的良好產品。

基本要求：

伺服進給系統(tǒng)的要求

1、調速范圍寬

2、定位精度高

3、有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性

4、快速響應，無超調

為了保證生產率和加工質量，除了要求有較高的定位精度外，

還要求有良好的快速響應特性，即要求跟蹤指令信號的響應要快，因為數(shù)控系統(tǒng)在啟動、制動時，要求加、減加速度足夠大，縮短進給系統(tǒng)的過渡過程時間，減小輪廓過渡誤差。

5、低速大轉矩，過載能力強

一般來說，伺服驅動器具有數(shù)分鐘甚至半小時內1.5倍以上的過載能力，在短時間內可以過載4～6倍而不損壞。

6、可靠性高

要求數(shù)控機床的進給驅動系統(tǒng)可靠性高、工作穩(wěn)定性好，具有較強的溫度、濕度、振動等環(huán)境適應能力和很強的抗干擾的能力。

對電機的要求

1、從低速到高速電機都能平穩(wěn)運轉，轉矩波動要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速時，仍有平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象。

2、電機應具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉矩的要求。一般直流伺服電機要求在數(shù)分鐘內過載4～6倍而不損壞。

3、為了滿足快速響應的要求，電機應有較小的轉動慣量和大的堵轉轉矩，并具有盡可能小的時間常數(shù)和啟動電壓。

4、電機應能承受頻繁啟、制動和反轉。

控制方式

數(shù)控機床中伺服驅動器控制按其結構可分成開環(huán)控制和閉環(huán)（半閉環(huán)）控制。如果詳細分類，開環(huán)控制又可分為普通型和反饋補償型，閉環(huán)（半閉環(huán)）控制也可分為普通型和反饋補償型。

反饋補償型開環(huán)控制

開環(huán)系統(tǒng)的精度較低，這是由于伺服驅動器的步距誤差、起停誤差、機械系統(tǒng)的誤差都會直接影響到定位精度。應采用補償型進行改進，這種系統(tǒng)且有開環(huán)與閉環(huán)兩者的優(yōu)點，即具有開環(huán)的穩(wěn)定性和閉環(huán)的準確性。不會因為機床的諧振頻率、爬行、失動等引起系統(tǒng)振蕩。反饋補償型開環(huán)控制不需要間隙補償和螺距補償。

閉環(huán)控制

由于開環(huán)控制的精度不能很好地滿足機床的要求，為了提高伺服驅動器的控制精度，根本的辦法是采用閉環(huán)控制方式。即不但有前身控制通道，而且有檢測輸出的反饋通道，指令信號與反饋信號比較后得到偏差信號，形成以偏差控制的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

半閉環(huán)控制

對于閉環(huán)控制系統(tǒng)，合理的設計可以取得可靠的穩(wěn)定性和很高的精度，但是直接測量工作臺的位置信號需要用如光柵、有磁尺或直線感應同步器等安裝、維護要求較高的位置檢測裝置。通過對傳動軸或絲杠角位移的測量，可間接地獲得位置輸出量的等效反饋信號。由于這部分傳動引起的誤差不能被閉環(huán)系統(tǒng)中不包含從旋轉軸到工作臺之間的傳動鏈，因此這部分傳動引起的誤差不能被閉環(huán)系統(tǒng)自動補償，所以稱這種由等效反饋信號構成的閉環(huán)控制系統(tǒng)為半閉環(huán)伺服驅動器，這種控制方式稱為半閉環(huán)控制方式。

反饋補償型的半閉環(huán)控制

這種伺服驅動器控制補償原理與開環(huán)補償系統(tǒng)相同，由旋轉變壓器和感應同步器組成的兩套獨立的測量系統(tǒng)均以鑒幅方式工作。該系統(tǒng)的缺點是成本高，要用兩套檢測系統(tǒng)，優(yōu)點是比全閉環(huán)系統(tǒng)調整容易，穩(wěn)定性好，適合用做高精度大型數(shù)控機床的進給驅動。

相關參數(shù)

在自動化設備中，經常用到伺服電機，特別是位置控制，大部分品牌的伺服電機都有位置控制功能，通過控制器發(fā)出脈沖來控制伺服電機運行，脈沖數(shù)對應轉的角度，脈沖頻率對應速度（與電子齒輪設定有關），當一個新的系統(tǒng)，參數(shù)不能工作時，首先設定位置增益，確保電機無噪音情況下，盡量設大些，轉動慣量比也非常重要，可通過自學習設定的數(shù)來參考，然后設定速度增益和速度積分時間，確保在低速運行時連續(xù)，位置精度受控即可。

比例增益

設定位置環(huán)調節(jié)器的比例增益。設置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數(shù)值太大可能會引起振蕩或超調。參數(shù)數(shù)值由具體的伺服系統(tǒng)型號和負載情況確定。

前饋增益

設定位置環(huán)的前饋增益。設定值越大時，表示在任何頻率的指令脈沖下，位置滯后量越小位置環(huán)的前饋增益大，控制系統(tǒng)的高速響應特性提高，但會使系統(tǒng)的位置不穩(wěn)定，容易產生振蕩。不需要很高的響應特性時，本參數(shù)通常設為0表示范圍。

速度比例增益

設定速度調節(jié)器的比例增益。設置值越大，增益越高，剛度越大。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅動系統(tǒng)型號和負載值情況確定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大。在系統(tǒng)不產生振蕩的條件下，盡量設定較大的值。

速度積分時間常數(shù)

設定速度調節(jié)器的積分時間常數(shù)。設置值越小，積分速度越快。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅動系統(tǒng)型號和負載情況確定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大。在系統(tǒng)不產生振蕩的條件下，盡量設定較小的值。

速度反饋濾波因子

設定速度反饋低通濾波器特性。數(shù)值越大，截止頻率越低，電機產生的噪音越小。如果負載慣量很大，可以適當減小設定值。數(shù)值太大，造成響應變慢，可能會引起振蕩。數(shù)值越小，截止頻率越高，速度反饋響應越快。如果需要較高的速度響應，可以適當減小設定值。

較大輸出轉矩設置

設置伺服驅動器的內部轉矩限制值。設置值是額定轉矩的百分比，任何時候，這個限制都有效定位完成范圍設定位置控制方式下定位完成脈沖范圍。本參數(shù)提供了位置控制方式下驅動器判斷是否完成定位的依據(jù)，當位置偏差計數(shù)器內的剩余脈沖數(shù)小于或等于本參數(shù)設定值時，驅動器認為定位已完成，到位開關信號為 ON，否則為OFF。

在位置控制方式時，輸出位置定位完成信號，加減速時間常數(shù)設置值是表示電機從0~2000r/min的加速時間或從2000~0r/min的減速時間。加減速特性是線性的到達速度范圍設置到達速度在非位置控制方式下，如果伺服電機速度超過本設定值，則速度到達開關信號為ON，否則為 OFF。在位置控制方式下，不用此參數(shù)。與旋轉方向無關。

手動調整增益參數(shù)

調整速度比例增益KVP值。當伺服系統(tǒng)安裝完后，必須調整參數(shù)，使系統(tǒng)穩(wěn)定旋轉。首先調整速度比例增益KVP值．調整之前必須把積分增益KVI及微分增益KVD調整至零，然后將KVP值漸漸加大；同時觀察伺服電機停止時足否產生振蕩，并且以手動方式調整KVP參數(shù)，觀察旋轉速度是否明顯忽快忽慢．KVP值加大到產生以上現(xiàn)象時，必須將KVP值往回調小，使振蕩消除、旋轉速度穩(wěn)定。此時的KVP值即初步確定的參數(shù)值。如有必要，經KⅥ和KVD調整后，可再作反復修正以達到理想值。

調整積分增益KⅥ值。將積分增益KVI值漸漸加大，使積分效應漸漸產生。由前述對積分控制的介紹可看出，KVP值配合積分效應增加到臨界值后將產生振蕩而不穩(wěn)定，如同KVP值一樣，將KVI值往回調小，使振蕩消除、旋轉速度穩(wěn)定。此時的KVI值即初步確定的參數(shù)值。

調整微分增益KVD值。微分增益主要目的是使速度旋轉平穩(wěn)，降低超調量。因此，將KVD值漸漸加大可改善速度穩(wěn)定性。    

調整位置比例增益KPP值。如果KPP值調整過大，伺服電機定位時將發(fā)生電機定位超調量過大，造成不穩(wěn)定現(xiàn)象。此時，必須調小KPP值，降低超調量及避開不穩(wěn)定區(qū)；但也不能調整太小，使定位效率降低。因此，調整時應小心配合。

自動調整增益參數(shù)

現(xiàn)代伺服驅動器均已微計算機化，大部分提供自動增益調整( autotuning)的功能，可應付多數(shù)負載狀況。在參數(shù)調整時，可先使用自動參數(shù)調整功能，必要時再手動調整。

事實上，自動增益調整也有選項設置，一般將控制響應分為幾個等級，如高響應、中響應、低響應，用戶可依據(jù)實際需求進行設置。

比例增益

1、設定位置環(huán)調節(jié)器的比例增益；

2、設置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數(shù)值太大可能會引起振蕩或超調；

3、參數(shù)數(shù)值由具體的伺服系統(tǒng)型號和負載情況確定。

位置前饋增益

1、設定位置環(huán)的前饋增益；

2、設定值越大時，表示在任何頻率的指令脈沖下，位置滯后量越??；

3、位置環(huán)的前饋增益大，控制系統(tǒng)的高速響應特性提高，但會使系統(tǒng)的位置不穩(wěn)定，容易產生振蕩；

4、不需要很高的響應特性時，本參數(shù)通常設為0表示范圍。

速度比例增益

1、設定速度調節(jié)器的比例增益；

2、設置值越大，增益越高，剛度越大。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅動系統(tǒng)型號和負載值情況確定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大；

3、在系統(tǒng)不產生振蕩的條件下，盡量設定較大的值。

速度積分時間常數(shù)

1、設定速度調節(jié)器的積分時間常數(shù)；

2、設置值越小，積分速度越快。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅動系統(tǒng)型號和負載情況確定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大；

3、在系統(tǒng)不產生振蕩的條件下，盡量設定較小的值。

速度反饋濾波因子

1、設定速度反饋低通濾波器特性；

2、數(shù)值越大，截止頻率越低，電機產生的噪音越小。如果負載慣量很大，可以適當減小設定值。數(shù)值太大，造成響應變慢，可能會引起振蕩；

3、數(shù)值越小，截止頻率越高，速度反饋響應越快。如果需要較高的速度響應，可以適當減小設定值。

較大輸出轉矩設置

1、設置伺服電機的內部轉矩限制值；

2、設置值是額定轉矩的百分比；

3、任何時候，這個限制都有效定位完成范圍；

4、設定位置控制方式下定位完成脈沖范圍；

5、本參數(shù)提供了位置控制方式下驅動器判斷是否完成定位的依據(jù)，當位置偏差計數(shù)器內的剩余脈沖數(shù)小于或等于本參數(shù)設定值時，驅動器認為定位已完成，到位開關信號為 ON，否則為OFF；

6、在位置控制方式時，輸出位置定位完成信號，加減速時間常數(shù)；

7、設置值是表示電機從0~2000r/min的加速時間或從2000~0r/min的減速時間；

8、加減速特性是線性的到達速度范圍；

9、設置到達速度；

10、在非位置控制方式下，如果電機速度超過本設定值，則速度到達開關信號為ON，否則為OFF；

11、在位置控制方式下，不用此參數(shù)；

12、與旋轉方向無關。

應用領域

伺服驅動器普遍應用于注塑機領域、紡織機械、包裝機械、數(shù)控機床領域等。