伺服电机调速原理用什么来调速

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-01-07 20:09 标签： 伺服电机及其调速
用可编程模拟器件实现直流伺服电机的速度控制
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用可编程模拟器件实现直流伺服电机的速度控制
　　1　引　言本文引用地址：
　　直流电机具有响应快、低速平稳性好、调速范围宽等特点，因而常常用于实现精密调速和位置控制的随动系统中，在工业、国防和民用等领域内得到广泛应用，特别是在火炮稳定系统、舰载平台、雷达天线、机器人控制等场合。尽管交流电机的发展相当迅速，但在这些领域内还难以取代直流电机。
　　传统的直流调速系统包含2个反馈环路，即速度环和电流环，采用测速机、电流传感器(霍尔器件)及模拟电子线路实现速度的闭环控制。现代数字直流伺服控制则采用高速数字信号处理器()，直接对速度和电流信号进行采样，通过软件实现数字比较、数字调节运算(数字滤波)、数字脉宽调制等各种功能，从而实现对速度的精确控制。二者相比，模拟调速系统结构简单、成本低、可靠性高，但调试较复杂，因为其电路参数的修改往往需要硬件上的改动;而数字调速系统结构复杂、成本高，但是调速精度很高、调试过程也较容易，调速系统的性能可以由软件进行控制。
　　本文介绍一种方法，介于模拟调速及数字调速二者之间，即采用(ispPAC10)实现模拟调速系统，系统的电路参数可以通过软件进行调整，并且可以对建立的系统模型进行仿真。采用这种方法对原有的直流调速器一种CCD相机的自动变焦系统进行改进，取得了很好的效果。
　　2　模拟直流调速系统的组成和工作原理
　　模拟调速系统一般是由2个闭环构成的，既速度闭环和电流闭环，为使二者能够相互协调、发挥作用，在系统中设置了2个调节器，分别调节转速和电流。2个反馈闭环在结构上采用一环套一环的嵌套结构，这就是所谓的双闭环调速系统，他具有动态响应快、抗干扰能力强等优点，因而得到广泛地应用。图1是系统的结构框图，其中ASR，ACR分别是速度和电流调节器，通常是由模拟运放构成PI或PID电路;信号调理主要是对反馈信号进行滤波、放大。考虑到直流电机的数学模型，模拟调速系统动态传递函数关系如图2所示。
　　以速度调节器ASR为例，其线路原理如图3(a)所示，其中Zin(S)表示输入网络的复数阻抗，Zf(S)表示反馈网络的复数阻抗。
　　这样：
　　即调节器的传递函数等于反馈网络与输入网络复数阻抗之比。所以，改变Zf(S)和Zin(S)，就可以获得所需要的传递函数，以满足系统动态校正的需要。图3(b)所示的PI调节器，其动态结构如图4所示。
　　其中：
　　在模拟调速系统的调试过程中，因电机的参数或负载的机械特性与理论值有较大差异，往往需要频繁更换R，C等元件来改变电路参数，以获得预期的动态性能指标，这样做起来非常麻烦，如果采用构成调节器电路，系统参数如增益、带宽甚至电路结构都可以通过软件进行修改，调试起来就非常方便了。下面以图3所示PI调节器为例，说明如何应用&ispQAC10实现模拟调节器电路。
　　3　实现方法
　　3.1　ispPAC10简介
　　ispPAC10是Lattice公司生产的一种在系统可编程模拟器件，采用非易失性E2CMOS工艺，其内部的模拟部件块&PACblocks&无需外接电阻、电容等元件，便可代替传统的模拟电路，如运算放大器、滤波器等;通过软件编程，可实现电路的设计和修改，极大地缩短了开发、调试周期，具有很高的性能价格比。Lattice公司为开发ispPAC10而提供的集成软件包PACDesigner功能强大、易学易用，可以在网上下载。ispPAC10内部包含4个模拟部件块&内部结构如图5所示。
　　PACblock电路原理图如图6(a)所示，图6(b)是PAC-Designer软件包中PACblock的表示。
　　其传递函数关系如下：
　　这样，式(3)还可以写成如下形式：
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　　要想实现伺服电机的变转速运行，只要改变伺服电机电源率、伺服电机转差率、伺服电机极对数三个参数即可。液体电阻调速器的工作原理就是通过改变转差来实现改变伺服电机的转速。下面就由信博明的技术人员为您讲解：
　　由于伺服电机转子绕组串接可变电阻，不同的电阻值，对应不同的转差率电阻值越大，转差率越大，则伺服电机转速越低；串接电阻越小转差率越小，伺服电机转速越高：伺服电机转子绕组串接电阻为零时伺服电机为额定转速。
　　所以通过改变串接在绕线转子伺服电机转子线圈的电阻值实现伺服电机的调速运行，这就是转子调速器调速的基本原理（转子调速器的结构原理)。由图可知，通过电动执行器带动传动轴，升降液阻箱内的动极板来改变动、静极板间的距离，从而改变两极板之间的电阻大小，以达到改变伺服电机转差、改变伺服电机转速的目的。
　　伺服电机在调速运行状态下，转子电流通过液体电阻所产生的热量，液体循环冷却系统进行交换散热，保持液体电阻的正常工作温度。
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