伺服驱动器和电机控制

时间：2022-01-16作者：深圳市佳怡自动化设备有限公司浏览：272

一、







伺服驱动是一种接收指令信号并与伺服机构反馈进行比较的自动设备，为伺服电机提供所需的电压，以纠正与指令状态的任何偏差

伺服机构的概念比使用当前术语要古老得多。希腊人使用风力驱动的伺服电机不断调整风车的前进方向，因此叶片总是面向风。由于术语调速器、调节器和后续设备开始使用伺服电机和伺服驱动器，因此这些系统的历史难以追溯。

工业革命标志着人类社会历史的重大转折点。需要自动控制风车、熔炉、锅炉和操作员无法调节的蒸汽机的开发。·瓦特（James Watt）在使用术语伺服电机之前，开发了一种用于调节蒸汽机速度的飞球调速器，尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）使用电接触器伺服电机在波托马克河上测试模型船的无线控制。远程模型。

**次世界大战期间，Layrence Sperry该鱼雷中的伺服电机移动舵引导航向，向美国提出了空中鱼雷专利申请。到1915年，美国伺服电机已深深扎根于美国电气工程师社区的语言中。

本世纪末，GE，Westinghouse和Northrup公司进一步开发了引入直流和交流伺服系统的技术。




二、







集成电机控制电子设备的机器人关节易于使用，降低接线成本和EMI这方面有很大的优势。探索如何克服较常见的安全性和集成性问题。找到合适的电机控制器并不总是那么容易

市场上大多数针对工业应用而设计的现成控制器。这种类型的伺服驱动器的目的是覆盖尽可能多的反馈类型和通信总线，以便它们可以覆盖大多数应用程序，但这特别是对于集成机器人关节有缺点。

利用DSP和FPGA通用的结构会增加电子设备产生的热量。工业机划轨道的工业机器设计的伺服驱动器不会**考虑通信延迟。小型工业伺服驱动器仍然比将其集成到机器人关节中的驱动器大得多。该驱动器比电机集成的伺服驱动器重得多。







伺服驱动器集成机器人关节

集成电机PEVE伺服驱动采用较新的半导体技术进行设计和制造，实现较低待机功耗和优化DSP实现高定位精度的技术。这是图1所示的解决方案，将是现成的PEVE伺服驱动集成在机器人关节内。

使用安全的机器人关节

大多数机器人都基于机器人关节的扭矩反馈来执行安全功能。该扭矩测量可以通过应变计或角度传感器来完成。通过监测机器人关节施加的扭矩，可以控制机器人手臂在机器周围向患者或用户施加的力，以免对任何人造成伤害。较常见的实现方法是使用电机控制器读取扭矩传感器实时确定信息EtherCAT总线反馈给主控制器。使用图2PEVE插入式伺服驱动器和定制接口板实现了一系列安全机制：

通过输入电机控制器的转矩输入EtherCAT总线反馈给主控制器。该系统包括双重BiSS-C编码器和数字大厅实现冗余。如果编码器不匹配，伺服驱动器将通知主控制器。电机控制器具有安全扭矩（STO）该功能在激活时禁用功率级。**过机器人集成的极限

机械和电子工程师在设计机器人轴关节时发现的主要限制因素包括寻找具有足够功率密度、正确形状因数和低散热量组件的复杂性。

功率密度

我们为市场上功率密度较高的机器人轴关节提供现成和定制的解决方案。使用新的非硅晶体管和较先进的栅较驱动技术使我们能够提供高达0.21 W / mm3的功率密度比我们较接近的竞争对手高175％，比其他伺服器高7000％驱动供应商。这种高功率密度使电机控制器的集成成为可能，就像以前不可能实现的那样，如外科机器人或人形机器人手腕和手指的手臂执行器末端。

尺寸和散热

十多年来，我们一直在开发其技术，专注于空间较为宝贵的机器人应用。我们的解决方案是世界上较小的解决方案，仅用于外科手术机器人，光电，机器人关节或人形机器人中。但是仅靠大小是不够的。为了将电机控制器集成到机器人关节内，必须适当地控制热量。灵活的架构可实现较高的性能和较低的散热，待机功耗低至0.5W。

三、

【PWM频率和电感对电机电流控制的影响




电机电感或更合适的电气时间常数值在许多方面影响伺服驱动器。高电感值可能限制系统带宽，低电感值可能导致控制环不稳定、电流读数不准确、功率损耗增加等问题。这些问题在高速刷电机中尤为重要，具有较低的摩擦和快速动态特性。

注意低电感电机

低电感电机可能无法通过大多数现成的伺服驱动器控制，或者可能需要修改硬件/固件才能正常运行。请始终联系制造商，以确定驱动程序是否合适。刷直流电机更**。

本页重点介绍了高低电机电感值对整个伺服驱动系统的主要影响及如何应对。

了解低电感电机的影响，简化电机电气模型

等效电路可用于计算所需电压(对于多相电机，该电路将是单相表示)：







电阻R它是由形成绕组的铜线引起的，电感L磁路电路和次电路形成的磁路引起，并受绕组和铁芯结构的影响。E(反电势电压)归因于二次电路的感应电压，与磁场变化(与电机速度相关)成正比。对于步进电机和无刷永磁电机，反电势(电势)归因于转子上的磁铁。对于刷直流电机，这是由定子或励磁绕组上的永磁体引起的。

这是一个基于众所周知的电气元件(如电感器和电阻器)的简化模型。现实更为复杂，只有使用先进的电磁模拟才能理解。

顺便说一句，根据转子的结构方法（表面安装的永磁体或内部永磁体），电感不会始终保持恒定，这将根据转子的位置、定子和转子的结构而变化。

由于磁性材料的相对磁导率远小于周围铁，通过磁体的磁通量的磁阻差大于铁路径的磁阻。磁阻随着转子角度的增加而周期性变化。如果在定子线圈上测量电感，其外观如下图所示。

电机电感可能会对伺服驱动器产生很大的影响，尤其是在低速时

以下方式给出电机的电气方程：

哪里：

v 是电机施加的电压(由驱动器生成)L 是电机的相电感（H）di/dt是电流的变化率（A / s） R 是电机的相电阻（Ω） I 通过电机的电流（A） Ke是电机电压常数（v / RPM） ω 是电机的转速（RPM）

电流随时间变化可表示为：

以较小的I·R乘积和零电机速度获得PWM调制驱动器中较大的纹波。假设电机电压等于母线电压。因此，解决微分方程并使用系统值。





专注于等

• 词条

  词条说明

• 光电开关怎么调距离 光电开关工作原理

  众所周知，水电是房屋装修过程中非常关键的隐蔽工程。很多人在做水电的时候，往往会忽略开关这样的小物件。其实现在开关的分类很多。有一种开关不是很常见，但是很有用。是光电开关。那么，光电开关如何调节距离呢？光电开关的工作原理是什么？如何调整光电开关的距离？调节光电开关感应距离的方法：1、增加光源强度，增加感应距离；2、提高感应器件的灵敏度，也能达到效果。光电开关的工作原理1.振荡电路产生的调制脉冲经反射

• 回收库卡机器人 大量回收

  回收库卡机器人 大量回收库卡KUKA工业机器人库卡KUKA工业机器人是世界上工业机器人制造商之一。工业机器人年产量**过1万台，至今已在**安装了15万台工业机器人。库卡可以提供负载量从3KG至1000KG的标准工业6轴机器人以及一些特殊应用机器人，机械臂工作半径从635mm到3900mm，全部由一个基于工业PC平台的控制器控制，操作系统采用Windows XP系统。 库卡机器人广泛应用在仪器仪表、

• 伺服驱动器和电机控制

  一、伺服驱动是一种接收指令信号并与伺服机构反馈进行比较的自动设备，为伺服电机提供所需的电压，以纠正与指令状态的任何偏差伺服机构的概念比使用当前术语要古老得多。希腊人使用风力驱动的伺服电机不断调整风车的前进方向，因此叶片总是面向风。由于术语调速器、调节器和后续设备开始使用伺服电机和伺服驱动器，因此这些系统的历史难以追溯。工业革命标志着人类社会历史的重大转折点。需要自动控制风车、熔炉、锅炉和操作员无法

• 安川机器人伺服电机维修

  安川伺服电机绕组绝缘受机械振动（如启动时大电流冲击，所拖动设备振动，安川伺服电机转子不平衡等）作用，使绕组出现匝间松驰、绝缘裂纹等不良现象，破坏效应不断积累，热胀冷缩使绕组受到磨擦，从而加速了绝缘老化，较终导致较先碳化的绝缘破坏直至烧毁绕组。相应对策： ①尽可能避免频繁启动，特别是高压安川伺服电机。 ②保证被拖动设备和安川伺服电机的振动值在规定范围内。