伺服系统:从奴隶到精确控制者
在自动控制系统中,能够以一定的准确度响应控制信号的系统称为随动系统,也被称为伺服系统。为了保证这种即时响应的准确性,一般都有位置、速度、力矩的传感器反馈比较,这也称为闭环控制。
伺服电机是最常用的运动执行器之一,它们直接就有位置、速度、力矩的闭环控制,这就是所谓的“伺服”特性。交流永磁同步电机因其同步性推动要求而加装有编码器,这种编码器不仅提供角度位置信号,还提供了转子的位置换信号,以获得转子同步旋转。
变频与电机构成一个速度变化控制的开环控制,而步进电机与驱动器构成一个位置(步进)变化的开环控制。如果在变频电机或步进电机系统加装了传感器,从而由外部指令实现位置和速度双闭环,并同时对于输出力与停止定位上的响应保证,就能实现一个“伺服”控制系统。
为了保证长期准确性的需要,在机械传动执行过程中加装零点位置传感器或终端绝对值编码器,绝对值编码器因其预先每个机械位置唯一编码,无需担心信号受到外部干扰影响和停电后的信息丢失。
例如,电梯轿厢升降使用闭环控件,在提升主机上已经装有高分辨率编码器,每周2048个脉冲周期,同时提供单圈C和D正余弦信号,以及UVW换相信息。这样的高分辨率位移信息主要用于短时间内计算更精确加速度反馈,但仍然需要通过平层传感器反馈才能获得准确定位。在实际应用中,可能会用到两个或者更多类型不同性能的大量测量工具来共同维持一个完美无缺且非常精密地工作着于各方面给予各种适当调整以达到最佳效果进行工作效率提高以及可靠性增强的一体化解决方案。而这些技术也是现代工业自动化领域不可或缺的一部分,为我们带来了前所未有的生产效率和产品质量提升。