Введение
Электронный усилитель, используемый для питания электрических сервомеханизмов.
Сервопривод – это электронный усилитель, предназначенный для питания электрических сервомеханизмов. Сервопривод контролирует сигнал обратной связи от сервомеханизма и непрерывно корректирует отклонения от заданного поведения.
Функция
Сервопривод принимает командный сигнал от системы управления, усиливает его и передает электрический ток в сервомотор для создания движения, пропорционального командному сигналу. Обычно командный сигнал представляет собой желаемую скорость, но также может представлять желаемый крутящий момент или положение. Датчик, установленный на сервомоторе, передает информацию о фактическом состоянии мотора обратно в сервопривод. Сервопривод сравнивает фактическое состояние мотора с заданным. Затем он изменяет напряжение, частоту или ширину импульса, подаваемого на мотор, чтобы скорректировать любые отклонения от заданного состояния. В правильно настроенной системе управления сервомотор вращается со скоростью, очень близкой к скорости, которую сервопривод получает от системы управления. Для достижения требуемой производительности можно регулировать несколько параметров, таких как жесткость (также известная как пропорциональный коэффициент), демпфирование (также известное как коэффициент дифференцирования) и коэффициент обратной связи. Процесс регулировки этих параметров называется настройкой. Хотя для многих сервомоторов требуется привод, предназначенный для конкретной марки или модели, сейчас доступно множество приводов, совместимых с широким спектром моторов.
Цифровая и аналоговая
Все сервоприводы, используемые в промышленности, являются цифровыми, аналоговыми или комбинированными. Цифровые приводы отличаются от аналоговых наличием микропроцессора, или компьютера, который анализирует входящие сигналы при управлении механизмом. Микропроцессор получает импульсный поток от энкодера, который может определять такие параметры, как скорость. Изменяя импульс, или короткий сигнал, можно регулировать скорость механизма, создавая эффект регулятора скорости. Повторяющиеся задачи, выполняемые процессором, позволяют цифровому приводу быстро самонастраиваться. В случаях, когда механизмы должны адаптироваться к множеству условий, это может быть удобно, поскольку цифровой привод может быстро адаптироваться с минимальными усилиями. Недостатком цифровых приводов является высокое энергопотребление. Однако многие цифровые приводы оснащены аккумуляторами с контролем срока службы. Общая система обратной связи для цифрового сервопривода аналогична аналоговой, за исключением того, что микропроцессор использует алгоритмы для прогнозирования состояния системы. Аналоговые приводы управляют скоростью посредством различных электрических входов, обычно ±10 вольт. Часто регулируемые потенциометрами, аналоговые приводы имеют подключаемые "карты конфигурации", предварительно настроенные для определенных условий. Большинство аналоговых приводов работают, используя тахогенератор для измерения входящих сигналов и формирования соответствующего запроса крутящего момента. Эти запросы крутящего момента требуют подачи тока в механизм в зависимости от контура обратной связи. Такой усилитель называют четырехквадрантным приводом, поскольку он может ускорять, замедлять и тормозить в любом направлении вращения. Традиционные аналоговые приводы потребляют меньше энергии, чем цифровые, и в некоторых случаях могут обеспечивать очень высокую производительность. При определенных условиях аналоговые приводы обеспечивают стабильность с минимальным "джиттером" в состоянии покоя. Некоторые аналоговые сервоприводы не нуждаются в усилителе крутящего момента и используют усилители скорости в ситуациях, когда скорость является приоритетной.
Промышленное использование
Сервосистемы могут использоваться в станках с ЧПУ, автоматизации производства и робототехнике, в частности. Их основное преимущество перед традиционными двигателями постоянного или переменного тока заключается в наличии обратной связи от двигателя. Эта обратная связь позволяет обнаруживать нежелательные движения или обеспечивать точность заданного движения. Обычно обратная связь предоставляется посредством энкодера. Серводвигатели при частом изменении скорости имеют больший срок службы, чем обычные асинхронные двигатели переменного тока. Серводвигатели также могут функционировать как тормоз, отводя генерируемую энергию от самого двигателя.