Princip rada servo motora
Servo sistem je automatski upravljački sistem koji čini da pozicija, orijentacija, stanje i druge izlazne kontrolisane varijable objekta prate proizvoljne promene ulaznog cilja (ili date vrednosti). Servo se uglavnom pozicionira pomoću impulsa. U osnovi, može se shvatiti da kada servo motor primi jedan impuls, on će rotirati odgovarajući ugao jednog impulsa kako bi ostvario pomak. Budući da sam servo motor ima funkciju slanja impulsa, tako da svaki put kada se servo motor okrene za ugao, on će poslati odgovarajući broj impulsa, koji odgovara impulsu koji je primio servo motor, ili se zove zatvorena petlja, sistem će znati koliko impulsa se šalje servo motoru i koliko impulsa se prima u isto vrijeme. Na ovaj način se može precizno kontrolisati rotacija motora, kako bi se postiglo precizno pozicioniranje koje može dostići 0.001 mm.
Klasifikacija servo motora
Servo motori se dijele na AC servo i DC servo.
Osnovna struktura AC servo motora je slična onoj kod indukcionog motora na izmjeničnu struju (asinhroni motor). Na statoru se nalaze dva pobudna namota Wf i kontrolni namotaj WcoWf sa faznim prostornim pomakom od električnog ugla od 90 stepeni, koji su povezani na konstantan naizmenični napon. Svrha kontrole rada motora je korištenje AC napona ili promjene faze primijenjene na Wc.
AC servo motor ima karakteristike stabilnog rada, dobre upravljivosti, brzog odziva, visoke osjetljivosti i strogog indeksa nelinearnosti mehaničkih karakteristika i regulacijskih karakteristika (manje od 10 posto ~15 posto i manje od 15 posto ~25 posto respektivno).
Prednosti i nedostaci DC servo motora
Prednosti: precizna kontrola brzine, teške karakteristike obrtnog momenta i brzine, jednostavan princip upravljanja, pogodna upotreba i jeftina cijena.
Nedostaci: komutacija četkica, ograničenje brzine, dodatna otpornost i stvaranje čestica habanja (nije pogodno za okruženje bez prašine i eksplozije).
Prednosti i nedostaci AC servo motora
Prednosti: dobre karakteristike kontrole brzine, glatka kontrola se može postići u cijeloj zoni brzine, gotovo bez vibracija, više od 90 posto visoke efikasnosti, manje topline, kontrola velike brzine, precizna kontrola položaja (ovisno o preciznosti enkodera), konstantan obrtni moment, niska inercija, niska buka, bez trošenja četkica, bez održavanja (primenjivo na okruženje bez prašine i eksplozije) može se postići u nazivnoj zoni rada.
Nedostaci: upravljanje je složeno, a parametri drajvera se moraju odrediti podešavanjem PID parametara na licu mjesta, što zahtijeva više ožičenja.
Tri metode upravljanja servo motorom
Kontrola momenta: način kontrole momenta je postavljanje izlaznog momenta osovine motora eksterno putem ulaza eksterne bai analogne količine ili dodjele direktne adrese.
2. Kontrola položaja: Način kontrole položaja općenito određuje brzinu rotacije frekvencijom vanjskog ulaznog impulsa, a ugao rotacije brojem impulsa. Neki servo može direktno dodijeliti brzinu i pomak putem komunikacije.
Režim brzine: brzina rotacije se može kontrolisati unosom analogne količine ili frekvencije impulsa. Režim brzine se također može pozicionirati kada postoji PID kontrola vanjske petlje gornjeg upravljačkog uređaja, ali signal položaja motora ili signal položaja direktnog opterećenja mora se poslati gornjoj povratnoj sprezi radi proračuna. Način položaja također podržava detekciju signala položaja vanjskim prstenom direktnog opterećenja. U ovom trenutku enkoder na kraju osovine motora detektuje samo brzinu motora, a signal položaja osigurava uređaj za detekciju na kraju direktnog konačnog opterećenja. Ova prednost je što može smanjiti grešku u međuprocesu prijenosa i povećati tačnost pozicioniranja cijelog sistema.