山西多軸運動伺服控制器系統(tǒng)承諾守信「華瑞高和」

伺服控制器基本介紹

伺服驅動器（servo drives）又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用來控制伺服電機的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進行控制，實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位，目前是傳動技術的產品。當前交流伺服驅動器設計中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關鍵作用伺服驅動器是現(xiàn)代運動控制的重要組成部分，被廣泛應用于工業(yè)機器人及數(shù)控加工中心等自動化設備中。

在伺服驅動器速度閉環(huán)中，電機轉子實時速度測量精度對于改善速度環(huán)的轉速控制動靜態(tài)特性至關重要。

伺服控制器如何同步

在分布式無軸傳動同步控制系統(tǒng)中，需要各個印刷機組之間統(tǒng)一協(xié)調地工作，所以各個機組必須要有統(tǒng)一的時間系統(tǒng)，以保證各個印刷機組協(xié)調工作，完成印刷任務。

具體的時鐘同步實現(xiàn)方法分為硬件時鐘同步，同步報文授時同步和協(xié)議授時同步。

(1)硬件時鐘同步。硬件時鐘同步是指利用一定的硬件設施(如GPS接收機、UTC接收機、的時鐘信號線路等)進行的局部時鐘之間的同步，操作對象是計算機的硬件時鐘。硬件同步可以獲得很高的同步精度(通常為10-9 秒至10-6秒)。

(2)同步報文授時同步。在每個通訊周期開始，主站以廣播形式發(fā)送一次同步報文。例如在SERCOS協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸層中，每個SERCOS的通訊周期開始都以主戰(zhàn)發(fā)送的同步報文MST為標志。MST的數(shù)據(jù)域非常短，只占1個字節(jié)。MST報文的同步精度很高，如果用光纜做傳輸介質，同步精度可在4微妙之內。

(3)協(xié)議授時同步。協(xié)議授時也叫軟件授時，指利用網絡將主時鐘源，通過網絡，發(fā)給其他的子系統(tǒng)，以達到整個系統(tǒng)的時間同步性。通過計算從發(fā)出主時鐘信息到發(fā)送到目標節(jié)點接受該信息并產生中斷之間的時間差，可以得出延遲時間。然后通過補償來達到時間同步。軟件授時成本低，可由于同步信息在網絡上傳輸?shù)难舆t大且有很大的不確定性，所以授時精度低(通常為10-6秒到10-3秒)。

綜合考慮，本文的時鐘同步方案采用的是硬件時鐘同步，各節(jié)點根據(jù)系統(tǒng)中的主時鐘來調整它們的時鐘，具體實現(xiàn)方法是：添加硬件時鐘同步信號線CONCLK用來傳輸時間同步信號，同步控制信號周期為2ms，以同步信號的上升沿作為同步點。在控制器中設置同步信號發(fā)生器，并在各個驅動器內部設置同步接受單元。驅動器從站的同步接受單元檢測到主戰(zhàn)的CONCLK上升沿后，各從站時鐘同時清零。這樣定期清零不僅保持了各從站時鐘的一致性，同時也避免了同步誤差的累計。

伺服控制器

在大慣量負載印刷系統(tǒng)中，編碼器和伺服系統(tǒng)的選擇尤為重要。以BF4250卷筒紙印刷機為例，其負載轉動慣量很大，其中柔印機組為0.13 kg·m2，膠印機組轉動慣量大，為0.33 kg·m2。由于系統(tǒng)定位精度要求≤0.03mm，考慮到負載的大慣量性，把控制周期定為2ms，要求位置環(huán)穩(wěn)態(tài)誤差為±1個脈沖。根據(jù)定位精度和穩(wěn)態(tài)誤差，可以折算出編碼器線數(shù)為17000線，可是考慮到在實際印刷過程中，要不斷調整不同機組的位置，如果編碼器分辨率選17000線，在調整印輥時，由于機組轉動慣量很大，將會產生很大的角加速度，進而產生很大的轉矩。例如對于膠印機組，調整角加速度超過700 rad/s2，調整轉矩超過200N·m，一般的電機無法滿足要求。綜合考慮，選擇編碼器分辨率為40000線，這樣在調整過程中，減小了電機的調整加速度，進而減小了調整轉矩。例如在負載慣量膠印機組中，調整角加速度為78.6rad/s2，調整轉矩為26 N·m，凱奇電氣公司的90M系列伺服電機完全可以滿足要求。