如何實現伺服電機的精準定位

伺服電機是如何實現精準定位?如何理解它的閉環特性?今天我們就來說說。

首選我們看下交流伺服系列的組成。由伺服驅動器和伺服電機組成。這里我們主要講述伺服驅動的工作原理，電機只是一個執行機構。驅動器的結構簡圖如下，和變頻器的主電路類似，電源經過整流，逆變，實現從AC-DC-AC的轉換。

伺服驅動器結構簡圖

輸入信號/命令可以是位置、速度、扭矩等控制信號，對應伺服電機的三種控制模式，每種控制模式都對應著環的控制，扭矩控制是電流閉環控制，速度模式是速度閉環控制，位置模式則是三閉環控制模式(扭矩、速度、位置)。下面我們對位置模式的三閉環進行分析：

位置模式的三閉環控制

上圖中M表示伺服電機，PG代表編碼器，最外面的藍色的代表位置環，因為我們最終控制的是位置(定位)，內環分別是速度環和電流環(扭矩環)，位置模式下速度環和電流環作為保護環防止失速控制和過載以確保電機恒速運轉和電機電流恒定。我們重點看下位置環是如何確保電機能夠準確旋轉給定的角度。

假如我們給定脈沖為1個，此時反饋脈沖為0，脈沖偏差△p=1，輸入到控制器中，這時候驅動電路控制IPM逆變器產生SPWM波驅動伺服電機旋轉，注意這個SPWM波和我們發脈沖的方波是不一樣的，時電機帶動編碼器旋轉發出反饋脈沖，這個時候△p=0，電機停止輸出，1個脈沖定位完成。整個從發出脈沖到接受反饋脈沖的過程就是一個閉環過程，從而確保電機能夠準確定位，脈沖的數量決定定位的距離，脈沖的頻率決定電機的轉速。