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智能伺服驅(qū)動器又稱“可編程伺服驅(qū)動器”,是集伺服驅(qū)動技術(shù)、PLC技術(shù)、運動控制技術(shù)于一體的全數(shù)字化驅(qū)動器。其內(nèi)部可進行梯形圖編程,完成PLC的邏輯、數(shù)據(jù)運算,通過*的運動控制指令,來實現(xiàn)多軸電機同步控制功能。智能伺服驅(qū)動器屬于伺服系統(tǒng)中的一部分,主要應(yīng)用于裝備、智能機器的核心控制部件。智能伺服驅(qū)動器能廣泛應(yīng)用于紡織機械、木工機械等領(lǐng)域。
智能伺服驅(qū)動器采用數(shù)字信號處理器(DSP)作為控制核心,包含運動控制算法,PLC算法、伺服控制算法等。功率板通過橋式整流電路將交流電轉(zhuǎn)為直流電,再經(jīng)過三相正弦PWM逆變來驅(qū)動三相同步交流伺服電機,驅(qū)動板則以DSP為核心,對伺服各模塊狀態(tài)負責(zé)信號采集、AD轉(zhuǎn)換、信號監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出。通過內(nèi)核程序?qū)Σ煌燃壢蝿?wù)進行調(diào)度來完成通信、PLC、PWM脈寬調(diào)制、AD轉(zhuǎn)換、脈沖輸入采集等功能。
智能伺服驅(qū)動器分為:
(1)無刷智能伺服驅(qū)動器
(2)DC智能伺服驅(qū)動器
(3)有刷電機智能伺服驅(qū)動器
(4)步進電機智能伺服驅(qū)動器
(5)感應(yīng)電機智能伺服驅(qū)動器
(6)永磁同步電機伺服驅(qū)動器
(7)智能電機智能伺服驅(qū)動器
智能伺服驅(qū)動器是集伺服驅(qū)動技術(shù)、PLC技術(shù)、運動控制技術(shù)于一體的全數(shù)字化驅(qū)動器。其功能也結(jié)合了PLC、運動控制器以及伺服驅(qū)動器三者的優(yōu)勢。
(1)智能伺服驅(qū)動器將傳統(tǒng)PLC功能集成到伺服驅(qū)動器中,擁有完整的通用PLC指令,使用獨立的編程軟件進行編程,整個系統(tǒng)更加簡潔。
(2)智能伺服驅(qū)動器內(nèi)置的運動指令,支持一軸閉環(huán),三軸開環(huán)同步運動,開環(huán)軸滯后1ms;即“四軸同步”。
(3)智能伺服驅(qū)動器驅(qū)動支持瞬時大3倍過載,速度環(huán)400HZ,剛性10倍。位置環(huán)調(diào)節(jié)周期1ms,動態(tài)跟隨誤差小于4個脈沖。
(4)在系統(tǒng)設(shè)計中,要用到三環(huán)切換時,智能伺服驅(qū)動器能做到三環(huán)無擾數(shù)字切換。在梯形圖環(huán)境下重構(gòu)伺服電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)結(jié)構(gòu)參數(shù),實現(xiàn)多模式動態(tài)切換工作。
(5)在梯形圖的條件下可以完成數(shù)控插補運算,自動生成曲線簇算法,集成G代碼運動功能(如S曲線、多項式曲線等)。例如:在背心袋制袋機中的加減速控制采用指數(shù)函數(shù)作為加速部分曲線和采用加速度平滑、柔性較好的四次多項式位移曲線作為減速部分曲線,從而使得機器更加快速、平穩(wěn)。
(6)擁有完善的硬件保護和軟件報警,可以方便的判斷故障和避免危險。
采用新型調(diào)整微處理器和專用數(shù)字信號處理器(DSP)的伺服控制系統(tǒng)將全面代替模擬電子器件為主的伺服控制單元,從而實現(xiàn)全數(shù)字化的伺服系統(tǒng)。全數(shù)字化的伺服系統(tǒng)通過人工編程實現(xiàn)系統(tǒng)的軟件化,具有很強的靈活性和開放性。只需要改變軟件就可以實現(xiàn)不同的控制功能,也可以用不同的軟件模塊對相同的硬件模塊進行不同功能的控制,這在很大程度上提高了開發(fā)效率,縮短了開發(fā)周期。
控制策略的不斷改進是智能化的一個重要方面。除了矢量控制方法之外,已經(jīng)涌現(xiàn)出來很多新的高性能、高智能化的控制策略。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制等控制策略的發(fā)展將主要解決以下幾個問題:①參數(shù)變化、系統(tǒng)擾動和不確定因素對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響;②系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型復(fù)雜,智能優(yōu)化算法與經(jīng)典控制算法的結(jié)合;③傳感器對控制精度影響效果的矛盾。
由于高速、高性能 DSP 芯片的應(yīng)用,伺服系統(tǒng)的位置伺服單元和速度伺服單元不再是獨立分開的模塊,而是通過軟件高度集中在處理器算法中,使得兩種控制方式可以靈活切換,并且通過參數(shù)的設(shè)定,可以根據(jù)不同的需要采用不同的控制系統(tǒng)。隨著大功率、高頻化的電力電子元件的飛速發(fā)展,集成電路廣泛被人所接受,這都提高了伺服系統(tǒng)開發(fā)板的集成度??芍嘏渲谩⒅乩?、標準化、模塊化的分布式系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的發(fā)展,克服了傳統(tǒng)電力電子系統(tǒng)的不足,將各個模塊變得更加靈活。
將現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù),甚至無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成到伺服控制系統(tǒng)當中,已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)達國家伺服廠商的常用做法。當今伺服電機控制系統(tǒng)都配置了專用局域網(wǎng)接口和標準的串行通訊接口,使控制系統(tǒng)可以在很大的空間完成控制目的。通過電纜對數(shù)據(jù)的高速傳輸,使系統(tǒng)實現(xiàn)了一體化管理和分布式控制。倫茨的 System Bus 和 RS485、羅克韋爾的 SERCOS、DeviceNet、Interbus、Profibus 等在交流永磁同步電機伺服控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
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