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 произвести движение, пропорциональное командному сигналу. Обычно командный сигнал представляет собой желаемую скорость, но может также представлять желаемый крутящий момент или положение. Датчик, прикрепленный к серводвигателю, сообщает фактическое состояние двигателя обратно сервоприводу. Затем сервопривод сравнивает фактическое состояние двигателя с заданным состоянием двигателя. Затем он изменяет напряжение, частоту или ширину импульса на двигателе, 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. Несколько параметров, таких как жесткость (также известная как пропорциональное усиление), демпфирование (также известное как производное усиление) и усиление обратной связи, могут быть отрегулированы для достижения желаемой производительности. 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 тем, что имеют микропроцессор или компьютер, который анализирует входящие сигналы при управлении механизмом. Микропроцессор получает поток импульсов от энкодера, который может определять такие параметры, как скорость. Изменение импульса или всплеска позволяет механизму регулировать скорость, по сути, создавая эффект регулятора скорости. [2] Повторяющиеся задачи, выполняемые процессором, позволяют цифровому приводу быстро самонастраиваться. В случаях, когда механизмы должны адаптироваться ко многим условиям, это может быть удобно, поскольку цифровой привод может быстро настраиваться с небольшими усилиями. Недостатком цифровых приводов является большое количество потребляемой энергии. Однако во многих цифровых приводах устанавливаются емкостные батареи для контроля срока службы батареи. Общая система обратной связи для цифрового сервопривода похожа на аналоговую, за исключением того, что микропроцессор использует алгоритмы для прогнозирования состояний системы.
Аналоговые приводы управляют скоростью через различные электрические входы, обычно ±10 вольт. Часто регулируемые потенциометрами, аналоговые приводы имеют подключаемые «персональные карты», которые предварительно настроены на определенные условия. Большинство аналоговых приводов работают с использованием тахогенератора для измерения входящих сигналов и создания результирующего крутящего момента. Эти крутящие моменты требуют тока в механизме в зависимости от контура обратной связи. Этот усилитель называется четырехквадрантным приводом, поскольку может ускоряться, замедляться и тормозиться в любом направлении вращения. Традиционные аналоговые приводы потребляют меньше энергии, чем цифровые приводы, и могут обеспечивать очень высокую производительность в определенных случаях. При выполнении условий аналоговые приводы обеспечивают согласованность с минимальным «дрожанием» в состоянии покоя. Некоторые аналоговые сервоприводы не нуждаются в усилителе крутящего момента и полагаются на усилители скорости в ситуациях, когда скорость важнее. [3] [4]
Сервосистемы могут использоваться в обработке на станках с ЧПУ , автоматизации производства и робототехнике, среди прочих применений. Их главное преимущество перед традиционными двигателями постоянного или переменного тока заключается в добавлении обратной связи двигателя. Эта обратная связь может использоваться для обнаружения нежелательного движения или для обеспечения точности заданного движения. Обратная связь обычно обеспечивается каким-либо энкодером. Сервоприводы, используемые при постоянном изменении скорости, имеют лучший жизненный цикл, чем типичные двигатели переменного тока. Серводвигатели также могут действовать как тормоз, отключая генерируемое электричество от самого двигателя.