Η αρχή λειτουργίας του σερβοκινητήρα

A σερβοκινητήραείναι ένας κινητήρας που μπορεί να ελέγξει με ακρίβεια τη θέση, την ταχύτητα και την επιτάχυνση και χρησιμοποιείται συνήθως σε εφαρμογές που απαιτούν έλεγχο κίνησης υψηλής ακρίβειας. Μπορεί να γίνει κατανοητό ως ένας κινητήρας που υπακούει στην εντολή του σήματος ελέγχου: πριν εκδοθεί το σήμα ελέγχου, ο ρότορας είναι ακίνητος. Όταν σταλεί το σήμα ελέγχου, ο ρότορας περιστρέφεται αμέσως. Όταν χαθεί το σήμα ελέγχου, ο ρότορας μπορεί να σταματήσει αμέσως. Η αρχή λειτουργίας του περιλαμβάνει ένα σύστημα ελέγχου, κωδικοποιητή και βρόχο ανάδρασης. Ακολουθεί μια λεπτομερής εξήγηση του τρόπου λειτουργίας των σερβοκινητήρων:

Σύστημα ελέγχου: Το σύστημα ελέγχου του σερβοκινητήρα συνήθως αποτελείται από ελεγκτή, οδηγό και κινητήρα. Ο ελεγκτής λαμβάνει σήματα ελέγχου από το εξωτερικό, όπως οδηγίες θέσης ή ταχύτητας, και στη συνέχεια μετατρέπει αυτά τα σήματα σε σήματα ρεύματος ή τάσης και τα στέλνει στον οδηγό. Ο οδηγός ελέγχει την περιστροφή του κινητήρα σύμφωνα με το σήμα ελέγχου για να επιτύχει τον απαιτούμενο έλεγχο θέσης ή ταχύτητας.

Κωδικοποιητής: Οι σερβοκινητήρες είναι συνήθως εξοπλισμένοι με έναν κωδικοποιητή για τη μέτρηση της πραγματικής θέσης του ρότορα κινητήρα. Ο κωδικοποιητής ανατροφοδοτεί τις πληροφορίες θέσης του ρότορα στο σύστημα ελέγχου, έτσι ώστε το σύστημα ελέγχου να μπορεί να παρακολουθεί τη θέση του κινητήρα σε πραγματικό χρόνο και να τη ρυθμίζει.

Βρόχος ανάδρασης: Το σύστημα ελέγχου των σερβοκινητήρων συνήθως υιοθετεί έλεγχο κλειστού βρόχου, ο οποίος προσαρμόζει την έξοδο του κινητήρα μετρώντας συνεχώς την πραγματική θέση και συγκρίνοντάς την με την επιθυμητή θέση. Αυτός ο βρόχος ανάδρασης διασφαλίζει ότι η θέση, η ταχύτητα και η επιτάχυνση του κινητήρα είναι συνεπείς με το σήμα ελέγχου, επιτρέποντας τον ακριβή έλεγχο της κίνησης.

Αλγόριθμος ελέγχου: Το σύστημα ελέγχου του σερβοκινητήρα συνήθως υιοθετεί τον αλγόριθμο ελέγχου PID (αναλογικό-ολοκληρωτικό-παράγωγο), ο οποίος προσαρμόζει συνεχώς την έξοδο του κινητήρα για να κάνει την πραγματική θέση όσο το δυνατόν πιο κοντά στην επιθυμητή θέση. Ο αλγόριθμος ελέγχου PID μπορεί να προσαρμόσει την έξοδο του κινητήρα με βάση τη διαφορά μεταξύ της πραγματικής θέσης και της επιθυμητής θέσης για να επιτευχθεί ακριβής έλεγχος θέσης.

Στην πραγματική εργασία, όταν το σύστημα ελέγχου λαμβάνει οδηγίες θέσης ή ταχύτητας, ο οδηγός θα ελέγχει την περιστροφή του κινητήρα με βάση αυτές τις οδηγίες. Ταυτόχρονα, ο κωδικοποιητής μετρά συνεχώς την πραγματική θέση του ρότορα του κινητήρα και τροφοδοτεί αυτές τις πληροφορίες πίσω στο σύστημα ελέγχου. Το σύστημα ελέγχου θα προσαρμόσει την έξοδο του κινητήρα μέσω του αλγόριθμου ελέγχου PID με βάση τις πληροφορίες πραγματικής θέσης που ανατροφοδοτεί ο κωδικοποιητής, έτσι ώστε η πραγματική θέση να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στην επιθυμητή θέση.

Η αρχή λειτουργίας ενός σερβοκινητήρα μπορεί να γίνει κατανοητή ως ένα σύστημα ελέγχου κλειστού βρόχου που μετρά συνεχώς την πραγματική θέση και τη συγκρίνει με την επιθυμητή θέση και προσαρμόζει την έξοδο του κινητήρα σύμφωνα με τη διαφορά για την επίτευξη ακριβούς ελέγχου θέσης, ταχύτητας και επιτάχυνσης. Αυτό κάνει τους σερβοκινητήρες να χρησιμοποιούνται ευρέως σε εφαρμογές που απαιτούν έλεγχο κίνησης υψηλής ακρίβειας, όπως εργαλειομηχανές CNC, ρομπότ, εξοπλισμός αυτοματισμού και άλλα πεδία.