关于伺服电机控制器 - 它们是什么以及它们如何工作？

如何控制电机？大多数人会认为它们像其他电子设备一样是即插即用的，但情况并非总是如此。根据特定机器如何从交流或直流电流产生机械能，其可控性将有所不同。 21世纪的进步为设计人员提供了更多工具来控制这些电机，控制系统领域创造了称为电机控制器的设备。这些设备使操作员能够改变他们的电动机的行为方式，因此可以更灵活地使用这些机器。本文将介绍伺服电机控制器，这是一个高度精确的组件系统，几乎可以对任何电机类别进行精确定位、速度和扭矩控制。本文将探讨该系统的结构、工作原理和应用，以帮助读者更好地了解现代电机技术的先进程度。

什么是伺服电机控制器？

在谈到同一种电机控制器时，伺服电机控制器、伺服驱动器和伺服电机通常可以互换使用。这些系统由许多组件组成，通过如此多的文字和步骤，设计人员可以最大限度地减少操作员命令与电机输出之间的误差。他们通过获取输入和输出之间的差异或错误，并将此信息反馈给电子控制器来减少这种差距，直到它不再存在。反馈处于所谓的“闭环”中，因为它在与其余组件分开的循环中连续地从输出返回到输入，以这种方式运行的系统有时被称为负反馈系统。大多数伺服电机控制器的主要部件是电机、电源和运动控制单元。

伺服电机控制器如何工作？

电机控制单元是一个组件，其中包含用户界面（参考命令）、可编程控制器和放大器。电源连接到每个需要电源的组件，电机连接到放大器/反馈传感器并驱动某些负载/应用。

参考输入/命令模块

该组件是操作员的用户界面和电机控制器的前半部分。它允许用户告诉电机诸如“两分钟内旋转 200 次”和/或任何其他特定用户需要的任务，此命令将是反馈回路将输出与之进行比较的内容，并且是最终所需的输出。

可编程位置控制器和放大器

可编程控制器解释用户界面给出的数据，并将其转化为离散的电信号，发送到电机以执行所需的任务。它还将编码器提供的反馈考虑在内，以减少系统中的错误。放大器只是简单地增加这个信号，使其足够强大以驱动电机。不同类型的伺服电机控制器在其位置控制器方面差异最大，但在后面的部分会详细介绍。

反馈编码器

这些组件通常是电机输出轴上的编码器或传感器，并将轴位置传递回电机控制单元。这些提供了减少误差所必需的反馈，或伺服电机控制器的后半部分，以及与输入命令进行比较的内容，这些传感器通常是霍尔效应传感器，但也存在其他技术。

适用电机

伺服电机控制器的一个有趣方面是，许多不同类型的电机在伺服电机配置中工作。大多数交流和直流电机运行良好，包括有刷电机、无刷电机、同步电机、感应电机、磁阻电机和其他响应电流变化的电机。因此，在寻找伺服电机时，您实际上是在寻找一种系统，该系统能够针对所使用的任何电机类型提供精确反馈，而不一定是特定的电机等级。

伺服电机控制器的类型

控制伺服电机输出的方法取决于其位置控制器如何通过电信号发送命令，类似于交流驱动器的设置，改变伺服电机控制器中的电流频率以改变输出旋转。这可以通过多种方式完成，并且在很大程度上取决于所使用的电机类型。然而，两种最常见的电机控制方法是脉宽调制 (PWM) 和比例、积分和微分 (PID) 控制。 PWM 用于通过开环设计（无反馈）有效地减少系统中的输出误差，PID控制使用闭式反馈消除任何系统误差的最佳方法之一。

微分控制