运动控制是工业控制范畴的中心之一,在焊接、抛光、包装,装配等工业场景中发挥着庞大作用。运动控制早来源于电机控制,电机控制的任务是控制单个电机转矩,转速,位置等参数,使电机完成规则的动作。而运动控制是在电机控制的根底上完成了对多个电机控制,控制系统自动调和多个电机完成指定的运动。复杂精细运动控制系统的应用在大大降低消费本钱的同时也减少了加工中误操作的发作,进步了产质量量。往常工业消费自动化技术飞速展开,多种多样的运动控制系统普遍应用于物盛行业与大型装配消费线。
比方频繁呈往常我们视野中的机械臂就是运动控制系统助力工业消费关键的一环,目前世界上的机械臂具有7个无齿轮关节,每个电机驱动一个关节运动。机械臂正常运转时,运动控制系统同时调和7个电机,机械臂便能够轻松抓取空间内任何一个位置的物体。不只如此它还能完成其他复杂的功用,它致使辅佐人们清扫卫生或是弹奏乐器。
前几年,在网络上大火的扫地机器人就是运动控制的一个缩影。扫地机器人制定好运动道路,运动控制系统便会驱动电机执行不同的动作,使扫地机器人高效完成任务。在工厂中,机械臂被普遍应用于装配消费线,在汽车制造流水线上,机械臂能够轻松举起几十公斤致使上百公斤的零件完成焊接和组装。我们能够看到,运动控制系统不只应用于工业中,在贴近我们的生活中也不难发现它们的身影。
要想理解运动控制系统,需求重点理解的就是运动命令的执行者们——电机。应用于运动控制系统的电机大多为步进电机和伺服电机,下面简单引见一下两种电机。
一、步进电机
步进电机能够把输入的脉冲信号转变为角位移,在步进电机正常运作的状况下,电机的转速,位置,加减速度只取决于脉冲信号的频率和个数,而不受负载变化的影响。当步进电机驱动器接纳到一个脉冲信号,他就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。称之为“步距角“它的旋转是一步步地中止,每步转动一个步距角,步进电机的名字就是因而而来。
伺服电机把收到的电信号转换成电机轴上的角位移输出,伺服电机驱动器控制三相电构成电磁场,转子在磁场的作用下转动。伺服电机自带的编码器反响信号给驱动器,驱动器依据反响值与目的值中止比拟,调整转子转动的角度。那么伺服电机和步进电机之间又有什么区别呢?
1. 控制方式不同
步进电机采用开环控制,伺服电机采用闭环控制,两种控制办法不同在于闭环控制会比拟目的值与理论值,调整电机位置,相比之下伺服电机的控制精度要优于步进电机。
2. 控制精度不同
步进电机的相数越多,它的精度就越高。2相电机本钱低,但在低速时震动较大,高速时力矩降落快,5相电机则震动较小,高速性能好,比2相电机的速度高30~50%,致使可在某些场所取代伺服电机。伺服电机自带编码器,编码器的刻度越多,精度越高。普通状况下伺服电机的精度相当于步距角为0.036度的步进电机,当然并没有这么小步距角的步进电机,普通步进电机的步距角为1.8,上边仅仅是打个比如,由此可见,在完成高精度运动控制时,伺服电机的性能远远超越步进电机。
3. 低频特性不同
不同于伺服电机,固然在低速时步进电机遇采用阻尼技术或细分技术抑止低速震动现象。步进电机在低速时仍极易呈现震动现象,而伺服电机不论在高速还是低速时都不会呈现震动现象。
4. 运动性能不同
步进电机为开环控制,启动频率过高或负载过大容易构成丢步现象,停转时转速过高易呈现过冲现象,伺服电机为闭环控制,伺服驱动器可直接对电机编码器反响信号中止采样,内部构成速度环和位置环,普通不会呈现丢步或过冲现象。
5. 速度相应不同
步进电机从静止加速到工作转速需求上百毫秒,而伺服电机普通只需求几毫秒,可用于央求快速起停的控制场所。
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