伺服是一个非常广的概念,甚至可以说带有反馈控制的系统都可以叫做“伺服”,我在淘宝里输入“直流 伺服”,没想到先出来的是一大批功放的板子,其次才有伺服电机和伺服驱动器之类的。而我目前研究的主要是直流有刷电机+增量光电编码器构建的伺服电机,并且是低压(60V),小功率(400W以下)的伺服电机。
先说电机吧,几种较为常见的电机有步进电机、直流有刷电机、直流无刷电机、异步交流电机和同步交流电机,还有一些不常见的,譬如直线电机、有限转角电机、音圈电机。
我觉得步进电机最大的优点是具有保持力矩,可以轻松地完成定位,而这个事情要让直流电机和交流电机来做需要投入很多的资源还不一定效果好(譬如定位刚度不够,容易震荡等)!所以他广泛的用在各种自动化设备上。但是他最大的缺点是效率低、速度慢(能上1000就不错了)、响应慢、开环可能丢步失步。目前对步进控制系统的改进一直没有停止过,譬如闭环步进,淘宝上就有一家专门卖闭环步进驱动器的,可以消除步进电机丢步失步的缺点。
但是步进电机的力矩随着转速的提高而快速降低,这个缺点实在难以弥补,所以当你需要较高速度的时候,还是考虑伺服电机吧。直流伺服是上个世纪使用最广泛的伺服,因为他控制特性好、控制简单;尤其是永磁电机,两根线接上电就转。即使现在,直流有刷伺服电机也还是占有一席之地的。
有刷电机的电刷是其致命缺陷,提高了成本、降低了可靠性,于是有了无刷电机(BLDC),其实无刷电机和永磁同步电机(PMSM)应该算是一家的,只不过其反电势一个是矩形波,一个是弦波罢了。无刷电机效率高、寿命长,用在动力输出上真是不错,由于其反电势是矩形波,精密控制的特行不是很好,所以不常用在伺服领域。
交流伺服最常用的电机就是PMSM,也有少量的交流感应电机(ACIM),后者成本低但控制难度大。交流电机的控制原理有点复杂,我也说不太清楚,只是知道目前有矢量控制和直接力矩控制比较流行。
虽然无刷电机和交流伺服是今后的发展方向,但是直流有刷简单易学,用来作为研究伺服的入门很不错,其实除了控制手段和策略不同以外,其他的还是差不多的,尤其是伺服系统最核心的技术:控制算法。
关于直流伺服电机的控制,有一篇比较好的文章是:凌阳SPMC75单片机直流驱动器应用方案,很容易搜到值得推荐看一下,我记得当时我自学伺服的时候就是看得这篇文章。今天先写到这里,各位朋友可以提一些专题,我来谈谈我的理解抛砖引玉,也欢迎朋友们交流你的理解和认识。
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