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上海躍爾自動(dòng)化科技有限公司
伺服單元 2003年美國(guó)IR公司推出單芯片速率伺服控制系統(tǒng)，它內(nèi)部包括：電機(jī)矢量FOC控制器、電流PI調(diào)節(jié)器、速度PI調(diào)節(jié)器、SVPWM調(diào)制器、傳感器接口、SPI和并行通信接口等。IR公司推出的單芯片速率伺服控制系統(tǒng)的最重要特點(diǎn)是，允許用戶對(duì)上百種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的和初始化給定。下圖所示速率伺服控制系統(tǒng)是我們利用IR公司芯片構(gòu)建的應(yīng)用系統(tǒng)。 我們?cè)谒欧刂葡到y(tǒng)方面有幾十年的積累，并通過(guò)與美國(guó)IR公司、美國(guó)AD公司等的合作研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的單芯片高精度運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)方案。 該技術(shù)在一片F(xiàn)PGA中實(shí)現(xiàn)了FOC控制器、電流PI調(diào)節(jié)器、速度PI調(diào)節(jié)器、位置PID調(diào)節(jié)器、速度前饋控制器、IIR濾波器、SVPWM調(diào)制器、梯形速度軌跡生成器、位置指令處理器、監(jiān)控與保護(hù)環(huán)節(jié)、通訊模塊、寄存器堆等所有伺服控制模塊，并且在內(nèi)部集成了CPU，可以完成鍵盤(pán)、顯示及外部通訊控制，為真正的數(shù)字可編程片上系統(tǒng)(SOPC)。 由于所有控制算法均用硬件實(shí)現(xiàn)，所以伺服控制器可以達(dá)到相當(dāng)高的性能，其電流環(huán)與速度環(huán)采樣頻率均可達(dá)到20kHz，位置環(huán)采樣頻率可達(dá)10kHz以上，頻率指標(biāo)主要由芯片本身性能限制。通過(guò)上位機(jī)可以訪問(wèn)所有內(nèi)部寄存器，能實(shí)現(xiàn)各種控制目的。所有參數(shù)可以進(jìn)行在線修改，包括開(kāi)關(guān)頻率、死區(qū)時(shí)間、調(diào)節(jié)器參數(shù)、濾波器參數(shù)等。適應(yīng)于PMSM、IM、BLDCM等不同電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制，并兼容霍爾傳感器、增量式/絕對(duì)式碼盤(pán)、磁編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等各類傳感器接口信號(hào)。可以接收脈沖指令、模擬指令以及數(shù)字指令等各種輸入信號(hào)，并可通過(guò)上位機(jī)或控制面板完成所有操作功能。具有控制器識(shí)別碼接口，易于實(shí)現(xiàn)多軸控制。 這種單片控制器大大減少了系統(tǒng)體積，提高了抗干擾性，加上完善的保護(hù)措施，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可*性。 4、伺服組件 伺服組件指：由伺服電動(dòng)機(jī)、機(jī)械減速或耦合機(jī)構(gòu)、伺服控制器、傳感器等組成的一體化伺服機(jī)構(gòu)。例如：光驅(qū)主軸驅(qū)動(dòng)模塊、機(jī)器人的關(guān)節(jié)、汽車電動(dòng)助力機(jī)構(gòu)等等。對(duì)組件的基本要求是：體積小、重量輕（即高密度），一體化獨(dú)成系統(tǒng)，互換性、可復(fù)用性和高可*性等等。伺服組件是我們的重要研究方向。其中三軸和四軸組件更有特色，這些多軸伺服控制器通常可以由一個(gè)FPGA運(yùn)動(dòng)控制IP核來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，伺服組件中的電磁兼容、熱分析與設(shè)計(jì)非常重要。 5、微小型CNC加工中心 CNC加工中心是伺服控制技術(shù)的大集成。小型CNC加工中心系統(tǒng)由輕巧型機(jī)床主體、高密度交流伺服電機(jī)、高精度編碼器、伺服單元和基于DSP+PC的數(shù)控系統(tǒng)五大部分組成，其顯著特點(diǎn)是擁有輕巧的外型，除采用自動(dòng)虛擬刀庫(kù)外，具有常規(guī)CNC加工中心的功能和性能指標(biāo)。與常規(guī)的CNC加工中心相比，該多軸加工系統(tǒng)具有更高的運(yùn)行效率和更低的使用成本，在操作方便性、產(chǎn)品價(jià)格以及功能重組等許多方面都具有競(jìng)爭(zhēng)力。它是一種能滿足計(jì)算機(jī)數(shù)字控制、自動(dòng)化作業(yè)、高精度加工等普遍需求的普及型產(chǎn)品，是生產(chǎn)、教學(xué)、個(gè)人創(chuàng)造和勞動(dòng)的有力助手。CNC加工中心是伺服控制技術(shù)應(yīng)用的典范。 小型CNC加工中心的XYZ運(yùn)動(dòng)軸的分辨率0.001 (mm)，重復(fù)精度0.01 (mm)，主軸（速率控制）轉(zhuǎn)速24000rpm，連動(dòng)軸數(shù)4或5，支持DNC、 AUTO、EDIT等工作方式，支持G代碼及 Mastercam、 AutoCAD、 Pro/E 等加工數(shù)據(jù)。
編輯本段伺服控制的方式
一般伺服都有三種控制方式：速度控制方式，轉(zhuǎn)矩控制方式，位置控制方式。
1、轉(zhuǎn)矩控制
轉(zhuǎn)矩控制方式是通過(guò)外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來(lái)設(shè)定電機(jī)軸對(duì)外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，具體表現(xiàn)為例如10V對(duì)應(yīng)5Nm的話，當(dāng)外部模擬量設(shè)定為5V時(shí)電機(jī)軸輸出為2.5Nm:如果電機(jī)軸負(fù)載低于2.5Nm時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，外部負(fù)載等于2.5Nm時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)，大于2.5Nm時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)（通常在有重力負(fù)載情況下產(chǎn)生）。可以通過(guò)即時(shí)的改變模擬量的設(shè)定來(lái)改變?cè)O(shè)定的力矩大小，也可通過(guò)通訊方式改變對(duì)應(yīng)的地址的數(shù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)。 應(yīng)用主要在對(duì)材質(zhì)的受力有嚴(yán)格要求的纏繞和放卷的裝置中，例如饒線裝置或拉光纖設(shè)備，轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時(shí)更改以確保材質(zhì)的受力不會(huì)隨著纏繞半徑的變化而改變。
2、位置控制
位置控制模式一般是通過(guò)外部輸入的脈沖的頻率來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，通過(guò)脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，也有些伺服可以通過(guò)通訊方式直接對(duì)速度和位移進(jìn)行賦值。由于位置模式可以對(duì)速度和位置都有很嚴(yán)格的控制，所以一般應(yīng)用于定位裝置。應(yīng)用領(lǐng)域如數(shù)控機(jī)床、印刷機(jī)械等等。
3、速度模式
通過(guò)模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時(shí)速度模式也可以進(jìn)行定位，但必須把電機(jī)的位置信號(hào)或直接負(fù)載的位置信號(hào)給上位反饋以做運(yùn)算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測(cè)位置信號(hào)，此時(shí)的電機(jī)軸端的編碼器只檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，位置信號(hào)就由直接的最終負(fù)載端的檢測(cè)裝置來(lái)提供了，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動(dòng)過(guò)程中的誤差，增加了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。
4、伺服的三個(gè)環(huán)控制
伺服一般為三個(gè)環(huán)控制，所謂三環(huán)就是3個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)。最內(nèi)的PID環(huán)就是電流環(huán)，此環(huán)完全在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部進(jìn)行，通過(guò)霍爾裝置檢測(cè)驅(qū)動(dòng)器給電機(jī)的各相的輸出電流，負(fù)反饋給電流的設(shè)定進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，從而達(dá)到輸出電流盡量接近等于設(shè)定電流，電流環(huán)就是控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的，所以在轉(zhuǎn)矩模式下驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)算最小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)最快。 第2環(huán)是速度環(huán)，通過(guò)檢測(cè)的電機(jī)編碼器的信號(hào)來(lái)進(jìn)行負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)，它的環(huán)內(nèi)PID輸出直接就是電流環(huán)的設(shè)定，所以速度環(huán)控制時(shí)就包含了速度環(huán)和電流環(huán)，換句話說(shuō)任何模式都必須使用電流環(huán)，電流環(huán)是控制的根本，在速度和位置控制的同時(shí)系統(tǒng)實(shí)際也在進(jìn)行電流（轉(zhuǎn)矩）的控制以達(dá)到對(duì)速度和位置的相應(yīng)控制。 第3環(huán)是位置環(huán)，它是最外環(huán)，可以在驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)編碼器間構(gòu)建也可以在外部控制器和電機(jī)編碼器或最終負(fù)載間構(gòu)建，要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)定。由于位置控制環(huán)內(nèi)部輸出就是速度環(huán)的設(shè)定，位置控制模式下系統(tǒng)進(jìn)行了所有3個(gè)環(huán)的運(yùn)算，此時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)算量最大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度也最慢。
5、三種控制方式的對(duì)比
如果對(duì)電機(jī)的速度、位置都沒(méi)有要求，只要輸出一個(gè)恒轉(zhuǎn)矩，當(dāng)然是用轉(zhuǎn)矩模式。 如果對(duì)位置和速度有一定的精度要求，而對(duì)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩不是很關(guān)心，用轉(zhuǎn)矩模式不太方便，用速度或位置模式比較好。如果上位控制器有比較好的閉環(huán)控制功能，用速度控制效果會(huì)好一點(diǎn)。如果本身要求不是很高，或者，基本沒(méi)有實(shí)時(shí)性的要求，用位置控制方式對(duì)上位控制器沒(méi)有很高的要求。 就伺服驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)速度來(lái)看，轉(zhuǎn)矩模式運(yùn)算量最小，驅(qū)動(dòng)器對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)最快；位置模式運(yùn)算量最大，驅(qū)動(dòng)器對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)最慢。 對(duì)運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)態(tài)性能有比較高的要求時(shí)，需要實(shí)時(shí)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整。那么如果控制器本身的運(yùn)算速度很慢（比如PLC，或低端運(yùn)動(dòng)控制器），就用位置方式控制。如果控制器運(yùn)算速度比較快，可以用速度方式，把位置環(huán)從驅(qū)動(dòng)器移到控制器上，減少驅(qū)動(dòng)器的工作量，提高效率（比如大部分中高端運(yùn)動(dòng)控制器）；如果有更好的上位控制器，還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制，把速度環(huán)也從驅(qū)動(dòng)器上移開(kāi)，這一般只是高端專用控制器才能這么干，而且，這時(shí)完全不需要使用伺服電機(jī)。
風(fēng)機(jī)、泵類專用變頻器 Varispeed E7系列（三相400V級(jí)）
型號(hào)
CIMR-E7B4011
CIMR-E7B4015
CIMR-E7B4018
CIMR-E7B4022
CIMR-E7B4030
CIMR-E7B4037
CIMR-E7B4045
CIMR-E7B4055
CIMR-E7B4075
CIMR-E7B4090
CIMR-E7B4110
CIMR-E7B4132
CIMR-E7B4160WF5-60B416
WF30-95B416
KT10W-2P1115
KT10W-2N1115
KT8W-P111C
KT8W-N111C
KTH5W-P1216D
KTH5W-N1216D
KT5W-2P1116
KT5W-2N1116
KT5W-2P1113
KT5W-2N1113
KT5W-2P1213
KT5W-2P1113S24
KT5G-2P1111
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KT5G-2N1311
KT5G-2N111S16
KT5G-2P1112
KT5G-2N1112
KT5G-2P1212
KT5G-2N1212
KT5G-2P1114
KT5G-2N1114
KT5W-2P1116
KT5W-2N1116
KT5L-P3611
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KTL5G2-P11
KTL5G2-N11
KT3W-P1116
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KT3G-P1116
KT3G-N1116
KT2R-2B3711
KT2G-2B3711
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KT6W-P5116
KT6W-P6116
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KT6W-N6116
KT1M-P1
KT1M-P2
LUT2-P1116
LUT2-N1116
CSL1-P11
CSL1-N11
CS81-P1112
CS81-P3612
CS84-P1112
CS84-N1112
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IM12-02BPS-ZW1
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IM30-15NNS-ZUK
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IQ08-02BPS-KUO
IQ08-02BNS-KUO
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IQ08-02BNS-KTO
IQ08-04NPS-KUO
IQ08-04NPS-KTO
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WT4-2P132
WT4-2N132
WT4-2P430
WT24-2B210
WT24-2B250
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WT27-2F430
WT27-2P610
WT27-2F440
WT27-2S112
WT27-2F410 S11
WT45-R260
WT18-2P430
WT34-R220
WS/WE18-2P430
WF2-B4150
WL12-2P130
WT12-2P430
WT12-2N130
WL12-2N130
WT12-2P440
WT12-2P130
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WL12-2P430
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WL12-2B560S37
KT3W-N1116
KT5G-2P1111
NT6-03022
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NT6-04012
WT9-2P151
WT9-2N130
WL9-2P430
WT9-2P330
WT9-2P430
WT9-2P410
WT9-2P130
WT9-2P141
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