上面已经叙述了ac伺服电动机的各种控制形式:转矩控制、速度控制和位控制。在实际中究竟采用何种控制形式,这取决于使用对象的要求。当采用的控形式确定之后,紧接着就提出了如何实现控制要求这样一个问题。 一般来说,对伺服控制装置有如下要求:除了在性能与功能上满足生产机械要求外,还必须具有高度的可靠性,维护简便,并充分考虑到将来可能需要的扩性、兼容性和价格合理等。 实际中应用的ac伺服系统,从控制信号的形式来分有模拟控制和数字控制种:所谓模拟控制是指控制系统中的信号是连续变化的,因此其控制作用也是连发生的,连续作用到被控对象。数字控制系指其控制信号是离散化的,因而其控作用是离散进行的。有时在一个伺服系统中,兼取连续和离散两种信号形式,组了所谓混合式伺服控制。 实际上,从ac伺服电动机的转矩、速度和位置等被控制量来看,无论在模控制还是数字控制方式中,由于有电磁惯性和机械惯性存在,转矩(电流)和度都是连续的模拟量,而位置这一被控量由于被脉冲编码器所离散,因而是非续的。 在模拟控制伺服系统中,输入的指令信号和输出信号都是模拟量,中间的调器是模拟式,系统中的电流及转速的检测信号也都是模拟量。由于系统中各处的制信号都是模拟信号,因此,使用模拟控制的伺服系统具有以下特点: 1)由于控制信号是连续的,故整个控制系统对控制信号的响应很快。 2)系统虽然存在着来自内部渐变噪声的影响及来自外部扰动的影响,使系的输出产生误差,但这种误差一般来说不是致命性的,仍可维持系统工作。 3)控制系统内部和输出状态及其变化容易用仪器仪表观察、记录。 然而,模拟控制系统存在如下所述的致命缺点,限制了在高精度伺服控制中应用。这些缺点主要有: 1)由于模拟伺服系统是模拟电子器件构成的系统,模拟电子器件特性具有散性,使系统的调整困难,工作点不易准确地调整到设定值。这样作为伺服控制统驱动的各坐标轴之间会产生增益误差。 2)模拟器件的工作状态极易受温度影响而产生漂移,破坏已调整好的运行态。因此,模拟控制的伺服系统难以实现高精度的控制要求。 3)由于模拟控制伺服系统基本上是由硬件器件组成,缺少柔性,缺乏复杂计算能力,不能发挥软件技术的优势,很难应用现代控制理论的某些成果来改善服系统的性能。
就伺服电动机控制技术的发展过程来看,模拟控制系统是比较成熟的,在数控机床、工业机器人等机电一体化装置中得到了极为广泛的应用,直到目前为止,仍在伺服装置产品中应用,它的一些特点对用户还是有吸引力的。模拟控制技术可用于dc伺服电动机控制,也可用于ac伺服电动机控制。目前在ac伺服电动机控制中仍然被大量采用。随着数控机床等机电一体化产品的不断发展,对伺服技术的要求越来越高,模拟控制技术由于存在上述缺点,已不能满足高精度、高柔性的控制要求,促进了传统的模拟控制技术向数字控制技术发展。近年来由于微处理器技术的进步及成本的降低,为数字控制技术提供了强有力的物质基础。于是,最近数字控制的伺服系统蓬勃地发展起来,并广泛用于高精度的机电一体化产品中。数字控制之所以得到如此迅速的发展,这主要是由于数字控制技术具有以下优点: 1)因为是用数字信号传送信息,所以不易受温度影响。 2)由于采用数字信号交换信息,所以容易实现与上位计算机通信,容易使伺服系统纳入整个自动化系统,成为其中的一个有机组成部分: 3)具有完成复杂规律的计算能力,充分发挥软件技术的优势,使系统具有较高的柔性,容易应用现代控制理论,使系统具有更高的性能。 采用以微处理器为基础的数字控制技术,实现数字软件伺服,使伺服系统具有高精度、高智能、高可靠性及快速响应等一系列优良特性。目前,数字伺服技术已成为伺服驱动的主流。 当然,数字控制也存在一些不足: 1)控制的响应速度由数字运算单元的运算速度所决定,因而响应速度存在上限.不及模拟系统快。 2)一旦受到噪声的严重影响,控制作用可能导致失败。 3)在目前,数字系统的成本仍然较高。 在现实应用中,针对不同的具体问题,或者采用模拟控制技术,或者采用数字控制技术,有时也采用模拟一数字混合控制技术。究竟采用何种方式,要做具体分析。
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