从控制原理看伺服控制中各物理量与数字量间的关系

从控制原理看伺服控制中各物理量与数字量间的关系

刘志斌


1、我来给大家解析这张图，通过解析我们会清楚的看到，伺服的工作原理、结构组成以及各物理量与数字量间的关系；

2、我先讨论，后总结成文；




1、目标位移指令脉冲数是根据运动工件实际目标位移和脉冲当量计算所得：

    运动工件目标位移÷脉冲当量=目标位移指令脉冲数

2、伺服周指令脉冲数=螺距/减速比÷脉冲当量

3、指令脉冲额定频率为位置环计数上限频率，指令脉冲额定频率=伺服周指令脉冲数×电机最大速度，当电机速度超过电机最大速度，位置环脉冲会丢失而位置失控；

4、伺服周指令脉冲数=编码器周反馈脉冲数/电子齿轮比

5、这条指令脉冲频率曲线图是个设定曲线图，实际运行中没有指令脉冲以及它的发送问题；




1、这个图是伺服运动期间编码器反馈脉冲频率曲线，是可以用示波器观察到的曲线；

2、你完全可以看成伺服实际运行过程的速度曲线图，因为

  编码器反馈脉冲频率=编码器周反馈脉冲数×伺服电机速度（r/s）

3、编码器反馈脉冲数/电子齿轮比=目标位移指令脉冲数，是位置闭环实现位移精确控制的核心原理，如果

编码器反馈脉冲数/电子齿轮比≠目标位移指令脉冲数

就说明控制有误差，控制绝对误差

控制绝对误差=（编码器反馈脉冲数/电子齿轮比 - 目标位移指令脉冲数）×脉冲当量；

4、编码器反馈脉冲最大频率，对应伺服运行最大速度，伺服最大运行速度要小于1图伺服最大速度，或者说 编码器反馈脉冲最大频率/电子齿轮比≤指令脉冲额定频率，否则会出现丢失脉冲控制失败的问题；

5、从曲线可以看出，伺服控制运行的要点，还有起步后有加速、停车前要减速，即编码器反馈脉冲曲线是一个梯形波，特别是停车前减速很重要，只有速度减下来了，才能实现准停；

6、伺服实际运行速度要小于1图的最大速度，伺服的运行速度可以在速度环通过给定编码器反馈脉冲频率（或者指令脉冲频率=反馈脉冲频率/电子齿轮比）给定；





1、这是伺服速度环输出速度曲线图；

2、速度环给定编码器反馈脉冲频率（或给定指令脉冲频率=编码器反馈脉冲频率/电子齿轮比）就是给定伺服速度

    编码器反馈脉冲频率=编码器周反馈脉冲数×电机速度（r/s）

3、速度环靠编码器检测反馈脉冲频率，即认为是速度的反馈；

4、速度环控制的是交流电机的频率、电压，就控制量交流电机的速度；

5、速度环的工作原理就是变频器工作原理，加、减速设置在速度环上，既可以是频率电压的加、减，也可以是反馈脉冲频率的加、减；






1、此图是伺服编码器反馈脉冲频率的变化率曲线；

2、也就是伺服运行加速加速度和减速加速度曲线；

3、其值为加、减速曲线的斜率，也是编码器反馈脉冲频率曲线梯形波腰的斜率；

4、此图也可以看做电流环的电流波形图，加、减速伺服电流环电流给定，恒电流恒转矩调速过程；

5、电流环可给定电流或给定编码器反馈脉冲频率的变化率，检测反馈运行电流或检测反馈编码器反馈脉冲频率变化率！

1、主楼的图，是伺服位置环的给定指令脉冲频率曲线，其频率为额定频率，是由位置换的计数器的频率上限计算出来的，它对应着伺服电机的最大限定速度；


2、主楼的图，是伺服运行期间编码器反馈脉冲频率曲线，是一个实际脉冲频率的可以观察到的波形曲线；


3、3楼的曲线也是伺服实时运行的速度曲线，因为

编码器反馈脉冲频率=编码器周反馈脉冲×电机速度（r/s）

电机速度=编码器反馈脉冲频率÷编码器周反馈脉冲数

4、这个速度曲线图，就是伺服运行的梯形波！

5、伺服要实现准起、准停，关键是启动要从零速加速运行，停车前要减速到缓慢运行时停车！

6、伺服的运行速度最大不能超过2楼的指令脉冲曲线额定频率对应的最大速度；

1、伺服控制的原理就是

     指令脉冲数=编码器反馈脉冲数/电子齿轮比

2、这个比较在位置环中进行，通过实时计数的方法，比较结果发出相应的开关信号，伺服启动、加速、匀速、减速、停车！

3、这个位置环一般适用于PLC的计数器功能；

“這是運動控制的圖可不是伺服的圖(更不可能是變頻)”


1、你凭什么说此图不是伺服的图？
2、你贴一张伺服的图，大家看看！！！？？？

“先把計數器搞清楚 計數器又成了位置環 胡扯!!!”


1、伺服的“位置環”是个什么结构组成，它是怎么完成指令脉冲与反馈脉冲的比较的？
2、笨鸟说别人胡扯，为什么不说说自己的“正确”？
3、大家等着笨鸟说说伺服的位置环是个什么样？？？

1、从图中看到，伺服完成工件目标位移是由启动到停车一大步完成的，电机的运行与脉冲没有关系，是电机带动编码器转动产生的脉冲，而不是脉冲控制电机；

2、现在大家明白了吧，为什么说伺服不能进行单脉冲控制？！

3、伺服电机在启动、加速、匀速、减速、停车的开关指令的命令下工作！而绝非脉冲步进式运动；

1、这是伺服运行期间，编码器反馈脉冲频率的变化率曲线图；

2、由于

编码器反馈脉冲频率变化率=d编码器反馈脉冲频率/dt

                                         =d编码器周反馈脉冲数×电机速度（r/s）/dt

                                         =编码器周反馈脉冲数×d电机速度/dt

                                         =编码器周反馈脉冲数×电机加速度

所以，上述曲线也是电机加速度曲线图；

3、由于

   电机转矩T∝电机电流I

   电机转矩T∝电机运行加速度

   电机电流I∝电机运行加速度

所以上述曲线也是电机电流曲线，也是电机转矩曲线；

4、伺服电机电流环（转矩环），电流的给定、反馈就是编码器的反馈脉冲频率的变化率；

5、伺服电机电流环的输出，控制的是电机电源的频率、电压，从而控制电机的电流！

6、例如电机加速度大时→编码器反馈脉冲频率增大→电流环输出调节电源频率、电压增大→电流增大→力矩增大！