Сервопривод — это электронный усилитель , используемый для питания электрических сервомеханизмов .
Сервопривод отслеживает сигнал обратной связи от сервомеханизма и постоянно корректирует отклонения от ожидаемого поведения.
Сервопривод получает командный сигнал от системы управления, усиливает сигнал и передает электрический ток на серводвигатель , чтобы создать движение, пропорциональное командному сигналу. Обычно командный сигнал представляет желаемую скорость, но может также представлять желаемый крутящий момент или положение. Датчик , прикрепленный к серводвигателю, сообщает сервоприводу о фактическом состоянии двигателя. Затем сервопривод сравнивает фактическое состояние двигателя с заданным состоянием двигателя. Затем он изменяет напряжение, частоту или ширину импульса двигателя, чтобы скорректировать любое отклонение от заданного состояния. [1]
В правильно настроенной системе управления серводвигатель вращается со скоростью, которая очень близко соответствует сигналу скорости, получаемому сервоприводом от системы управления. Некоторые параметры, такие как жесткость (также известная как пропорциональное усиление), демпфирование (также известное как производное усиление) и усиление обратной связи, можно отрегулировать для достижения желаемых характеристик. Процесс настройки этих параметров называется настройкой производительности .
Хотя для многих серводвигателей требуется привод, соответствующий конкретной марке или модели двигателя, в настоящее время доступно множество приводов, совместимых с широким спектром двигателей.
Все сервоприводы, используемые в промышленности, являются цифровыми, аналоговыми или и теми, и другими. Цифровые приводы отличаются от аналоговых приводов наличием микропроцессора или компьютера, который анализирует входящие сигналы и управляет механизмом. Микропроцессор получает поток импульсов от кодера, который может определять такие параметры, как скорость. Изменение импульса или сигнала позволяет механизму регулировать скорость, по существу создавая эффект регулятора скорости. [2] Повторяющиеся задачи, выполняемые процессором, позволяют цифровому приводу быстро самонастраиваться. В тех случаях, когда механизмы должны адаптироваться ко многим условиям, это может быть удобно, поскольку цифровой привод позволяет быстро и без особых усилий адаптироваться. Недостатком цифровых приводов является большое количество потребляемой энергии. Однако во многие цифровые приводы устанавливаются емкие аккумуляторы для контроля срока службы батареи. Общая система обратной связи цифрового сервопривода аналогична аналоговой, за исключением того, что микропроцессор использует алгоритмы для прогнозирования состояний системы.
Аналоговые приводы управляют скоростью через различные электрические входы, обычно ±10 вольт. Аналоговые приводы, часто настраиваемые с помощью потенциометров, имеют подключаемые «персональные карты», которые предварительно настраиваются на конкретные условия. Большинство аналоговых приводов работают с использованием тахогенератора для измерения входящих сигналов и формирования результирующего запроса крутящего момента. Эти требования к крутящему моменту запрашивают ток в механизме в зависимости от контура обратной связи. Этот усилитель называется четырехквадрантным приводом, поскольку он может ускоряться, замедляться и тормозить в любом направлении вращения. Традиционные аналоговые приводы потребляют меньше энергии, чем цифровые, и в некоторых случаях могут обеспечивать очень высокую производительность. При соблюдении условий аналоговые приводы обеспечивают согласованность с минимальным «дрожанием» в состоянии покоя. Некоторым аналоговым сервоприводам не требуется усилитель крутящего момента, и они полагаются на усилители скорости в ситуациях, когда скорость более важна. [3] [4]
Сервосистемы могут использоваться, среди прочего, в механической обработке с ЧПУ , автоматизации производства и робототехнике. Их основным преимуществом перед традиционными двигателями постоянного или переменного тока является наличие обратной связи двигателя. Эту обратную связь можно использовать для обнаружения нежелательного движения или для обеспечения точности заданного движения. Обратная связь обычно обеспечивается каким-либо кодировщиком. Сервоприводы при использовании с постоянным изменением скорости имеют лучший жизненный цикл, чем обычные двигатели переменного тока. Серводвигатели также могут действовать как тормоз, отключая вырабатываемую электроэнергию от самого двигателя.