使用8051微控制器對伺服電機進行閉環控制

使用8051微控制器對伺服電機進行閉環控制

伺服電機受到當前工程師的重視和談論,談論運動控製而不談伺服電機幾乎是不可想像的,工程師沉迷於伺服電機的閉環控制,沉迷於高響應,高速和高精度的優點,確實是“三高”。但是,俗話說伺服電機有以下不可避免的缺陷:
1。 無法休息:由閉環控制,伺服電機本身的結構和特性決定,伺服電機在停止時不能絕對休息,在負載干擾較小或伺服電機參數調試良好的情況下,伺服電機始終會波動在正負1脈沖之間(可以觀察到大約在編碼器位置的伺服驅動器的值,該值在正負1之間波動)。對於圖像處理,這是影響精度的一個因素。
2。 過衝:從高速到低速或靜止時,一定要過沖一定距離後再改正,當控制器向伺服電機發送一個脈衝時,伺服電機通常不是一個脈衝而是三個脈衝,然後再返回兩個脈衝。這對於需要一個脈沖一次移動一個脈衝並且絕對不允許超調的情況是致命的。
3。 調試很複雜:伺服驅動器通常包含數百個參數和數百頁的指令,這確實使新手感到害怕;換個伺服電機的品牌也可能是老手們的真正頭疼之事,這也為他帶來了很多工作售後服務和維護。
4。 低速蠕動:伺服電機低速運行時發生蠕動或蠕變。
閉環步進電機完美地解決了上述問題。
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首先,閉環步進電動機在靜止時絕對是靜止的,因為電動機本身就是步進電動機。
其次,由於閉環步進電動機結合了步進電動機的特性和伺服控制模式,因此不會過衝(因為步進電動機的特性不會過衝)。
第三,調試和使用非常簡單,只需要調整驅動器的3電位器的位置,不僅設備製造商可以使用,而且設備用戶可以使用,對用戶的要求非常低。
本文的目的是為了避免閉環步進電機好,埋葬伺服電機,而不是客觀的。
1。 不能靜止不動,步進電機由於內部格狀結構鎖定相對較好,並且發熱量相對較高。伺服電機內部由電流和編碼器來定位鎖定,具有來回脈衝跳躍的特性,實際使用中可適當使用調整電動機的剛度,以提高其鎖定扭矩和性能。
2。 過衝。 閉環步進電機是為解決過沖和失步而存在的系統。在我的實際使用中,如果停止速度短,則經常會發生過衝。 但是,由於環境不嚴格,我不太在乎這個問題,因為閉環最終將返回其自身位置。 如果要解決過衝,我認為仍然需要程序員調整速度的上升和下降曲線和時間。
3。 調試很複雜,您需要每天學習。 該調試仍然基於設計驅動程序參數的工程師。
4。 低速蠕動,根據具體情況機械調整伺服驅動齒輪以減少蠕動。
成本方面,也確實實現了伺服電機價格的功能,比起功率閉環步進電機來說,尚尚比例的電機具有優勢,但實際是:一分錢一分貨,很多閉環步進電機,電機雖然準備好了,但是驅動器和相應的功能卻更加謙虛,追求細節仍然需要使用伺服系統。

交流異步電動機是領先的交流電壓運行電動機,廣泛用於電風扇,冰箱,洗衣機,空調,吹風機,吸塵器,抽油煙機,洗碗機,電動縫紉機,食品加工機和其他家用電器以及各種電動工具,小型機電設備。

交流感應電動機分為感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機分為單相異步電動機,交直流兩用電動機和斥力電動機。

電動機的速度(轉子速度)小於旋轉磁場的速度。它基本上與感應電動機相同。S =(ns-n)/ ns。S是滑

Ns是磁場速度,n是轉子速度。

三相異步電動機的結構類似於單相異步電動機的結構。 定子鐵芯槽內嵌有三相繞組(單層鏈,單層同心,單層交叉),當定子繞組連接到三相交流電源時,繞組電流產生的旋轉磁場在轉子的導體中產生感應電流。 在感應電流和氣隙旋轉磁場的相互作用下,轉子產生電磁旋轉櫃(即異步旋轉櫃),使電動機旋轉。

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基本原則:

1。 當三相異步電動機連接到三相交流電源時,三相定子繞組流過三相對稱電流以產生三相磁動勢(定子旋轉磁動勢)並產生旋轉磁場。

2。 旋轉磁場具有與轉子導體的相對切割運動。 根據電磁感應原理,轉子導體會產生感應電動勢和感應電流。

3。 根據電磁力定律,載流轉子導體會受到磁場中電磁力的影響,形成電磁轉矩,從而驅動轉子旋轉。 電機軸受到機械負載時,它將向外輸出機械能。

異步電動機是交流電動機,其負載速度與所連接的網絡頻率之比不是恆定的關係。它也隨負載的大小而變化。負載轉矩越大,轉子轉速越低。感應電動機包括感應電動機,雙饋感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機是使用最廣泛的,在不引起誤會或混亂的情況下,通常稱為感應電動機。

普通感應電動機的定子繞組與交流電網相連,轉子繞組不需要與其他電源相連。因此,它具有結構簡單,製造,使用和維護方便,運行可靠,質量較低,成本較低的優點。異步電動機具有更高的工作效率和更好的工作特性,從空載到接近恆速運行的滿載範圍,都能滿足大多數工農業生產機械的傳動要求。感應電動機也很容易派生為各種類型的保護,以適應不同環境條件的需求。當異步電動機運行時,必須從電網吸收無功激勵功率,從而使電網的功率因數變差。因此,在驅動球磨機,壓縮機等大功率,低速機械設備時,經常使用同步電動機。由於感應電動機的速度及其旋轉磁場速度具有一定的轉差關係,因此其調速性能較差(交流換向器電動機除外)。對於要求寬而平滑的調速範圍的運輸機械,軋機,大型機床,印染機械和造紙機械採用直流電動機更為經濟,便捷。但是,隨著大功率電子設備和交流調速系統的發展,寬調速感應電動機的調速性能和經濟性已經可以與直流電動機媲美。

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定子由框架和帶繞組的鐵芯組成。鐵芯由矽鋼片的沖孔覆蓋,該槽內嵌有兩組主繞組(也稱為運行繞組)和輔助繞組(也稱為啟動繞組),它們彼此隔開90°電氣角度。主繞組連接到交流電源,輔助繞組連接到離心開關S或串聯的啟動電容器和工作電容器,然後連接到電源。

轉子是籠式鑄鋁轉子,用於將鐵芯疊層後鑄入鐵芯的槽中,並將端環鑄在一起,以使轉子導桿短路成鼠籠型。

單相異步電動機分為單相電阻啟動異步電動機,單相電容器啟動異步電動機,單相電容器運行異步電動機和單相雙值電容器異步電動機。

通常使用籠式斜槽鑄鋁轉子。根據定子的不同配置,可分為凸極型罩式電機和隱式罩式電機。

凸極罩式電動機的定子鐵心是帶有凸出磁極的方形,矩形或圓形磁場框架。 在每個極上都有一個或多個輔助短路銅環,即引擎罩繞組。凸極上的集中繞組是主繞組。

非凸極型罩極電動機的定子鐵心與單相電動機的普通鐵心相同,定子繞組採用分佈式繞組,主要分佈在定子槽形繞組中,陰影極繞組不使銅環短路,但是將漆包線作為分佈繞組(短路後串聯)纏繞的較粗的金屬嵌在定子槽(約佔槽總數的三分之二)中。主繞組和發動機罩繞組以一定角度彼此隔開。

當蓋極電動機的主繞組通電時,蓋極繞組也將產生感應電流,因此被蓋極繞組覆蓋的定子磁極將使磁通的一部分和未覆蓋的部分向磁通方向旋轉。蓋極繞組。

單相串聯電動機的定子由凸極鐵心和勵磁繞組組成,轉子由隱極鐵心,電樞繞組,換向器和轉軸組成。通過電刷和換向器,在勵磁繞組和電樞繞組之間形成一個串聯電路。

單相串聯電動機屬於交流和直流兩用電動機,可以與交流電源和直流電源一起工作。

同步電動機和感應電動機是常見的交流電動機。特徵如下:在穩態運行中,轉子速度與電網頻率之間存在恆定關係,n = ns = 60f / p,並且ns變為同步速度。如果電網頻率恆定,則同步電動機的速度恆定,並且與負載無關。同步電動機分為同步發電機和同步電動機。同步電動機是現代發電廠的主要交流發電機。

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主磁場的建立:勵磁繞組與直流勵磁電流相連,建立具有極性的勵磁磁場,即建立主磁場。

載流導體:三相對稱電樞繞組ACTS作為電源繞組,並成為感應電勢或感應電流的載體。

切割運動:原動機帶動轉子旋轉(將機械能輸入電動機),極化勵磁磁場隨軸旋轉並依次切割定子繞組(相當於導體的反向切割繞組的勵磁磁場) )。

交變電勢的產生:由於電樞繞組和主磁場之間的相對切割運動,電樞繞組將感應到週期性變化的三相對稱交變電勢的大小和方向。交流電源可以通過導線提供。

交替和對稱:由於旋轉磁場而引起的感應電勢的交替極性;由於電樞繞組的對稱性,保證了感應電勢的三相對稱性。

交流同步電動機是一種恆速驅動電動機,其轉子轉速與工頻頻率保持恆定的比例關係,廣泛用於電子儀器,現代辦公設備,紡織機械等。

永磁同步電動機

永磁同步電動機屬於異步啟動永磁同步電動機,其磁場系統由一個或多個永磁體組成,通常在鑄鋁或銅帶焊接的籠型轉子中,根據所需的極數安裝在永磁體的磁極。定子結構類似於異步電動機的定子結構。

當定子繞組接通電源後,具有異步電動機啟動原理的電動機被調節,轉至同步速度,由永磁體轉子產生的磁場和定子磁場產生的同步電磁轉矩,由永磁體產生的電磁轉矩轉子磁場和定子磁場的磁阻轉矩產生合成)將同步轉子拉入,進入同步電動機運行。

磁阻同步電動機也稱為無功同步電動機。 它是一種同步電動機,由於在正交器和轉子直軸之間的磁阻差異而產生磁阻轉矩。 它的定子結構與異步電動機相似,但轉子結構不同。

磁阻同步電動機

隨著籠式感應電動機的發展,為了使電功能產生異步啟動轉矩,轉子還配備了籠式鑄鋁繞線。轉子上設有與定子極數(僅凸極部,無勵磁繞組和永磁體)相對應的反作用槽,該反作用槽用於產生磁阻同步轉矩。根據轉子上反應槽的不同結構,可分為內部反作用型轉子,外部反作用型轉子和外部反作用型轉子。內部反作用轉子的內部凹槽會阻止橫軸方向的磁通量,並增加磁阻。內,外反作用轉子結合了以上兩種類型的轉子結構特點,直接軸與正交軸的區別,使電動機的能量更大。磁阻同步電動機也可分為單相電容器運行型,單相電容器起動型,單相雙值電容器型等類型。

磁滯同步電動機是一種利用磁滯材料產生磁滯轉矩的磁滯電動機。分為內轉子型磁滯同步電動機,外轉子型磁滯同步電動機和單相閥帽型磁滯同步電動機。

內轉子磁滯同步電動機的轉子結構為非凸極型,具有光滑的圓柱外觀。 轉子上沒有繞組,但是鐵芯的外圈上有一個由磁滯材料製成的環形有效層。

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定子繞組連接到電源後,產生的旋轉磁場使磁滯轉子產生異步轉矩並開始旋轉,然後使其自身進入同步運行狀態。當電動機異步運行時,定子旋轉磁場以轉差頻率反复磁化轉子。在同步運行中,轉子上的磁滯材料被磁化,並且出現永磁體磁極,從而產生同步轉矩。軟起動器採用三個並聯的並聯晶閘管作為穩壓器,並連接到電源和電動機的定子。這樣的電路就像三相全控橋式整流電路。用軟起動器啟動電動機時,晶閘管的輸出電壓逐漸增加,電動機逐漸加速,直到晶閘管完全導通為止。 電動機根據額定電壓的機械特性工作,以實現平穩啟動,降低啟動電流並避免啟動過電流跳閘。當電動機達到額定轉速時,啟動過程結束,軟啟動器將自動用旁路接觸器代替已完成的晶閘管,為電動機的正常運行提供額定電壓,以減少晶閘管的熱損耗,延長軟起動器的使用壽命,提高其工作效率並避免電網中的諧波污染。軟啟動器還提供軟停止功能。 與軟啟動過程相反,電壓逐漸降低,轉數逐漸降至零,以避免自由停車引起的轉矩衝擊。

減速器電機是減速器和電機(電機)的集成。這種集成通常也稱為齒輪電動機或齒輪電動機。通常由專業的減速機生產廠綜合組裝後再供貨。減速電機廣泛應用於鋼鐵工業,機械工業等。使用減速電機的優點是簡化了設計並節省了空間。

1。 減速電機是根據國際技術要求製造的,具有很高的技術含量。

2,節省空間,可靠耐用,過載能力高,功率可達95KW以上。

3,能耗低,性能優越,減速器效率高達95%以上。

4,振動小,噪音低,節能高,選用優質型鋼,鑄鐵箱體,齒輪表面經過高頻熱處理。

5經過精密加工,確保了定位精度,所有這些構成減速電機的齒輪傳動總成與各種電機配合,形成機電一體化,充分保證了產品使用質量的特點。

6。 該產品採用序列化和模塊化的設計思想,具有廣泛的適應性。 該系列產品具有大量的電機組合,安裝位置和結構方案。

減速電機分類:

1。 大功率齒輪減速電機

2。 同軸斜齒輪減速電機

3。 平行軸斜齒輪減速電機

4。 螺旋錐齒輪減速電機

5。 YCJ系列齒輪減速電機

減速電機廣泛應用於冶金,礦山,起重,運輸,水泥,建築,化工,紡織,印染,製藥等通用機械設備的減速傳動機構。

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