伺服电机最简单的控制方法

工业控制

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描述

伺服电机的最简单的控制方法是使用脉冲/方向信号控制。这种方法使用脉冲信号控制电机的位置和方向。具体来说,当接收到一个脉冲信号时,电机会运动一个固定的步长,方向信号则控制电机的运动方向。通过调整脉冲信号的频率和方向信号的状态,可以控制伺服电机的速度和位置。

在使用脉冲/方向信号控制伺服电机时,需要将信号发送给伺服驱动器,然后由伺服驱动器将信号转换为电机的控制信号。控制信号通常由PWM信号控制电机的电流和电压,以控制电机的转矩和速度。

需要注意的是,这种控制方法虽然简单,但精度较低,不适用于要求高精度和高速度的应用。对于这种应用,需要采用更为复杂的伺服控制方法,例如闭环控制或模型预测控制。

在一些小型单机设备,选用脉冲控制实现电机的定位,应该是最常见的应用方式,这种控制方式简单,易于理解。基本的控制思路:脉冲总量确定电机位移,脉冲频率确定电机速度。选用了脉冲来实现伺服电机的控制,翻开伺服电机的使用手册,一般会有如下这样的表格:

信号控制

都是脉冲控制,但是实现方式并不一样:

第一种,驱动器接收两路(A、B路)高速脉冲,通过两路脉冲的相位差,确定电机的旋转方向。如上图中,如果B相比A相快90度,为正转;那么B相比A相慢90度,则为反转。运行时,这种控制的两相脉冲为交替状,因此我们也叫这样的控制方式为差分控制。具有差分的特点,那也说明了这种控制方式,控制脉冲具有更高的抗干扰能力,在一些干扰较强的应用场景,优先选用这种方式。但是这种方式一个电机轴需要占用两路高速脉冲端口,对高速脉冲口紧张的情况,比较尴尬。

第二种,驱动器依然接收两路高速脉冲,但是两路高速脉冲并不同时存在,一路脉冲处于输出状态时,另一路必须处于无效状态。选用这种控制方式时,一定要确保在同一时刻只有一路脉冲的输出。两路脉冲,一路输出为正方向运行,另一路为负方向运行。和上面的情况一样,这种方式也是一个电机轴需要占用两路高速脉冲端口。

第三种,只需要给驱动器一路脉冲信号,电机正反向运行由一路方向IO信号确定。这种控制方式控制更加简单,高速脉冲口资源占用也最少。在一般的小型系统中,可以优先选用这种方式。

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