伺服電機(jī)是可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器。作為液壓閥控制器的伺服電機(jī),屬于功率很小的微特電機(jī),以永磁式直流伺服電機(jī)和并激式直流伺服電機(jī)最為常用。
直流伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓成正比,并能實(shí)現(xiàn)正反向速度控制。具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好,控制方便等優(yōu)點(diǎn),但換向電刷的磨損和易產(chǎn)生火花會(huì)影響其使用壽命。近年來(lái)出現(xiàn)的無(wú)刷直流伺服電機(jī)避免了電刷摩擦和換向干擾,因此靈敏度高,死區(qū)小,噪聲低,壽命長(zhǎng),對(duì)周圍電子設(shè)備干擾小。
直流伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速/輸入電壓的傳遞函數(shù)可近似視為一階遲后環(huán)節(jié),其機(jī)電時(shí)間常數(shù)一般大約在十幾毫秒到幾十毫秒之間。而某些低慣量直流伺服電機(jī)(如空心杯轉(zhuǎn)子型、印刷繞組型、無(wú)槽型)的時(shí)間常數(shù)僅為幾毫秒到二十毫秒。
小功率規(guī)格的直流伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速在3000r/min以上,甚至大于10000r/min。因此作為液壓閥的控制器需配用高速比的減速器。而直流力矩伺服電機(jī)(即低速直流伺服電機(jī))可在幾十轉(zhuǎn)/分的低速下,甚至在長(zhǎng)期堵轉(zhuǎn)的條件下工作,故可直接驅(qū)動(dòng)被控件而不需減速 伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī),在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,用作執(zhí)行元件,把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類,其主要特點(diǎn)是,當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降, 伺服和步進(jìn)各有優(yōu)缺點(diǎn),都有彼此無(wú)法替代的特點(diǎn):
1、伺服在微動(dòng)或定位保持上確實(shí)是一種動(dòng)態(tài)的平衡,它是系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)的位置信號(hào)進(jìn)行的負(fù)反饋PID調(diào)節(jié),它低于一個(gè)編碼器分辨率時(shí)的微動(dòng)不響應(yīng),定位保持時(shí)也是動(dòng)態(tài)的響應(yīng)外部負(fù)載而隨時(shí)改變力矩以達(dá)到動(dòng)態(tài)的靜平衡,保持精度比步進(jìn)差。
2、由于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)通常帶有細(xì)分,而停止時(shí)通常會(huì)停止在細(xì)分點(diǎn)也就是不是磁極點(diǎn)上,那么停電后再次上電時(shí)驅(qū)動(dòng)器不會(huì)按照停止時(shí)的各相電流進(jìn)行分配,那么出現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)重新上電時(shí)通常會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的小振一下,也就是轉(zhuǎn)子迅速與初始定子磁場(chǎng)對(duì)應(yīng),而伺服沒有該現(xiàn)象。
3、關(guān)于響應(yīng)時(shí)間,步進(jìn)在其啟動(dòng)頻率和加速允許的條件下確實(shí)可以做到比伺服快的多頻繁正反向啟動(dòng)停止,但其有嚴(yán)格的啟動(dòng)頻率和加速要求,如果是高頻啟動(dòng),例如:?jiǎn)未蔚?到1000轉(zhuǎn)/分(普通步進(jìn)只能幾百轉(zhuǎn)/分,舉例按能達(dá)到高速的3相混合步進(jìn)算),伺服從接到脈沖到整定結(jié)束的時(shí)間會(huì)比步進(jìn)的加速時(shí)間快。
4、關(guān)于最高速和步進(jìn)有丟步問(wèn)題上:伺服優(yōu)勢(shì)明顯。
5、伺服由于有PID調(diào)節(jié),會(huì)有整定時(shí)間的問(wèn)題,該時(shí)間會(huì)隨速度的高低和負(fù)載的變化而變化,該整定時(shí)間可控性差。整定時(shí)間與加減速時(shí)間不同,整定時(shí)間由系統(tǒng)PID增益、積分時(shí)間常數(shù)、設(shè)定速度值等等因素影響。步進(jìn)卻沒有整定時(shí)間的概念,加減速時(shí)間簡(jiǎn)單可控制。
6、轉(zhuǎn)矩的控制上,步進(jìn)的電機(jī)的轉(zhuǎn)矩會(huì)隨著速度的變化而明顯改變,在高速區(qū)域會(huì)隨著速度的變化產(chǎn)生強(qiáng)烈的下降;伺服在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)最大轉(zhuǎn)矩為恒力矩輸出,而且伺服可以進(jìn)行力矩控制,這是步進(jìn)無(wú)法做倒的。