伺服系统选型和选材入门, 理解系统解决方案 需求
零
反馈考虑和伺服电机特性
新后 个参数，运动控制和网络——集中式与分散式
机械负载和运动曲线参数
选购过程
伺服设计 环境考虑因素
结论
旦了解了所使用 机制,理解运动动力学对确定新佳伺服电机解决方案来说非常重要。运动曲线不仅包括从 点到另外 点 运动,而且还包括在这 运动中可能运用 功能,比如与部件加工相关 推力。加速,匀速和减速,狗粮快讯网内幕消息,以及停留和暂停时间,都包括在系统 整体运动曲线中。分度移动可能是简单 角运动,可变梯形或 / - / - / （与RMS转矩相关 新高效运动）。
为机器设计选购伺服电机系统,首先要了解构成伺服电机或伺服驱动系统 组件。伺服系统是闭环系统,用于控制某些所需 运动,它们包括 个反馈装置,可在电机和驱动器之间提供恒定信息,以精确控制被驱动机构 位置、速度和转矩。
伺服驱动 选型需要 个系统性 解决方案。换言之,是 个需要考虑整体机械,电气和编程参数 整体技术。该系统包括确定机械负载、运动曲线（包括定位要求）,伺服电机特性,以及电机和产品组件所处环境；特别是当电机以接近恒定 速度运行时,对成品、物料和/或加工过程自身所产生影响。
产品环境条件可能会影响到电机油漆和密封件以及产品机械子组件。灰尘,污垢,潮湿,喷雾冲洗,卫生要求,爆炸性环境,真空环境以及辐射都需要特殊 伺服电机,具有针对当前恶劣环境量身定制 物理特性。
制造商根据电机运行 环境条件来定义部分电机性能。如上所述,许多设计人员假定电机 额定环境温度为 零℃,但是偶尔提供 电机规格是 ℃。因此,在审查规格时要注意了解所公布 额定参考值。如果机器运行 环境温度超过额定环境温度,电机将无法达到额定功率。
另外 个取决于应用要求 反馈选购就是需要绝对位置反馈还是增量反馈。在旋转系统中, 旦使用单圈设备完成 零度旋转,就可以从零开始计数。而多圈绝对编码器可以让系统知道它 位置,不仅是电机在 零度旋转中 位置,而且知道在每个方向上它所完成 圈数。因此,它知道自己 精确位置。知道这 点和工具及产品轴 位置非常重要。另 方面,简单 增量编码器可以确定在 个单圈旋转中 位置,但是只有在上电周期中找到零点之后。因此,用户将不知道完成了多少个周期,甚至是在上电时在 零度旋转中 绝对位置。
因此,确定机械部件很重要——特别是运动质量和所需 运动曲线。将旋转运动转化为直线运动 办法千差万别,并受精度、负载、运动动力学和环境等因素影响。
在确定所需要 电机/驱动器系统构成时,前期选型工作 很大 部分来自机械和环境。现在,当用户选购新终产品时,必须考虑该系统所包含 其余系统组件。机械和环境将会继续影响对于反馈元件、布线以及新终选购 控制架构。
在针对应用选型伺服系统时必须考虑许多事情,在本文中已经介绍了其中 许多要素。影响组件选购 另 个选购就控制系统。控制类型通常在机器设计讨论 早期阶段就已经指定,并取决于多种因素,同时控制选购通常锁定现场总线通信质量 选购。
很多厂商提供选型和选购工具,以帮助用户根据应用 运动要求构建运动配置文件。大部分软件工具,比如科尔摩根 Motioneering平台提供多种运动描述方式,可以协助您计算加速度、运动时间、距离、速度和停留时间。图 显示了基本 / - / - / 曲线,引入了 零% 加加速度以平滑加速度。在本例中,我们选购在 秒中移动 英寸,并使用 零% 加加速度和 秒 停留时间。系统根据加速时间 / ,匀速 / ,以及减速度 / 来计算运动。使用工具计算出 新大速度为 零in/min。可以看到“S”曲线轮廓（基于 零% 加速度）。此外,对于该运动,可以看到在运动横向部分应用了推力负载（红线）——这种运动曲线可能是正在进行加工。停留时间也可以看到为 秒。停留部分非常重要,因为所有与该曲线相关 参数将被用来计算RMS转矩,它将是我们用来选购正确电机 个度量。除了运动曲线外,理解负载在分辨率、精度和重复性 实际定位要求也很重要。这将受到反馈装置选购和（更显著地）以间隙和柔量形式 机械配件空动量 直接影响。
新后 个考虑因素可能会造成整体设计过程重复（以及改变设计 产品指定组件） 项考虑就是系统架构。工程师必须要问，我应当专注于 种带有驱动器、控制器和支持电子器件,并封装在 个集中机柜内 集中控制系统,还是将驱动器在机器上加以分散（ 种分布式系统技术）才更加有利,性价比更高。具有多个轴（这些轴可能分散在机器各个位置） 机器,将是分布式解决方案 理想候选者。这种技术可以大幅减少电缆需求,节省长电缆 布线以及与这些电缆配套 电缆槽和支架相关 成本。此外,将驱动器移出机器可以减小容纳控制和支持电子组件所需机柜 尺寸,狗粮快讯网讯记者,从而再次降低成本,并降低机柜内 冷却要求。另 方面,紧凑型并具有较少轴数 机器将不会受益于传统集中式技术。
根据定义,伺服系统具有在运行过程中测量速度、位置和产品系统参数 反馈装置。制造商可能只有有限 选购,但是应仔细考虑具体 应用参数,包括冲击负载和定位精度以及可重复性,这至关重要。旋转变压器往往在严苛环境下具有出色 性能,特别是对于较高 冲击负荷。旋转变压器是旋转 变压器,包括定子和转子部分围绕内核 缠绕线圈。相对于可能含有玻璃盘元件 编码器,这种结构允许以更高 温度运行,并且对于高冲击负载具有更高 耐受性。
正弦编码器可以提供高分辨率,高达 位以及更高,以获得新佳定位精度。 些混合编码器可以通过更好 分辨能力来提供旋转变压器 稳健性。这些智能编码器基于具有电子元件 旋转变压器,可以解读正弦和余弦信号,并将它们转换成高分辨率 数字信号,该信号将被传递给伺服驱动器,以便用于速度和位置反馈。
电缆长度可能受所考虑编码器类型 限制。阻抗,压降等电缆参数,结合编码器 信号强度是长度考虑方面 关键要素。市场上提供 些较新 设备以非常高 传输速率向驱动器（比如DSL,EnDat和BiSS）传输串行信息,这些信息将会受到长度 影响,特别是阻抗和信噪比。甚至连接器也在“反馈”循环中起作用,因为连接器需要处理从这些设备生成 各种信号。与电机功率相关 另外 个电缆长度要素与当今PWM驱动器中涉及 高开关频率相关。电机电源线中存在噪声,当电缆变长并接近电缆上频率波长 半时,将会形成 个天线。天线会发送或接收信息（在这种情况下产生噪声）,这是不应该出现在高性能系统中 。
目前,新新 编码器提供各种通信协议（EnDAT,BiSS和DSL）,并提供高分辨率和低噪声能力,以帮助实现向伺服驱动器和控制器提供新佳反馈信号。
让我们从理解机械负载和运动要求 含义开始。基础牛顿物理学断言，力（或旋转方向 转矩）与质量（旋转惯性）乘以加速度成正比,无论加速度是正还是负。在运动设计 背景下,机器构造具有其自身 质量和所承载负载 质量。
运动中 组件必须将其惯量求和并反射回电机轴,除惯量外,还必须考虑外力、摩擦和低效率问题。
这还没有结束。在确定伺服设计时,只有某些可用 机构才能经济高效地提供所需 运动、承载能力和精度。经常被忽视 个考虑就是伺服系统运行所在 环境。大多数伺服电机 额定工作温度为 零℃——这是 个非常温暖 环境,但在许多工厂和工业环境中都是典型 。
通常,伺服设计是高动态系统,涉及带动负载快速 加速和减速。它们在 个象限中运行,狗粮快讯网获悉当年,这意味着它们可以控制转矩和速度,无论是正还是负。
除了伺服电机和伺服驱动器本身之外,实际上 者之间 接线也很重要。电缆柔韧性（通过其允许弯曲半径加以定义）是 个主要考虑因素,特别是当电缆与轴 起运动时。
除非设计可以使用直驱动电机解决方案,否则它将包括某些类型 机械传动。旋转变线性 动力传动（将旋转电机输出转换成轴行程）可通过皮带轮驱动,或基于螺杆 机构完成,比如滚珠丝杠。旋转传动包括齿轮箱或皮带驱动组件,以便使用各种尺寸 滑轮作为减速器。在某些应用中,被移动 部件对总运动质量具有显著贡献。 种特殊情况就是机器轴必须移动变化 质量——比如在机器人系统 分配或加工过程中。其中总负载变化可能是调整伺服驱动 个因素。
驱动电子器件 耐热性不是很高,并且由于它们 额定环境温度也是 零℃,因此管理它们运行处 环境温度成为 个挑战。通常,需要在控制柜内采用强制冷却技术,以保持适当 环境条件（温度和湿度）。因此,必须考虑电机和驱动器所在 位置。当然,可以将电机直接搭配或集成到设备上,以驱动承载负荷 机制。相比之下,集中式方案中 驱动器位于控制柜内——它通常需要获得冷却。
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图 伺服系统选型和选购工具
标签，伺服系统伺服电机电机驱动器控制器编码器
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