電(diàn)動缸科(kē)普—關于伺服電(diàn)動缸中(zhōng)伺服基礎知識
1 伺服驅動器制動電(diàn)阻選擇的問題？
答(dá)：制動電(diàn)阻的問題，這是個大問題。當然從工(gōng)程的角度來講，因為(wèi)有(yǒu)些東西無法準确的計算，為(wèi)安(ān)全起見，對于頻繁啓動停止，頻繁正反轉的場合，可(kě)以簡單的用(yòng)能(néng)量守恒原理(lǐ)來進行計算。而對于制動電(diàn)阻的阻值選擇的一般規律是制動電(diàn)阻的阻值不能(néng)夠太大，也不能(néng)夠太小(xiǎo)，而是有(yǒu)一個範圍的。如果阻值太大的話，簡單點說，假如是無窮大的話，相當于制動電(diàn)阻斷開，制動電(diàn)阻不起制動的作(zuò)用(yòng)，伺服驅動器還是會報警過電(diàn)壓；如果阻值太小(xiǎo)的話，則制動的時候通過該電(diàn)阻的電(diàn)流就将非常大，流過制動功率管的電(diàn)流也會非常大，會将制動功率管燒毀，而制動功率管的額定電(diàn)流一般是等同于驅動管的，所以制動電(diàn)阻的最小(xiǎo)值是不應當低于710/伺服驅動器的額定電(diàn)流的（假定伺服驅動器是三相380V電(diàn)壓輸入）。另外制動電(diàn)阻分(fēn)為(wèi)兩種：鋁合金制動電(diàn)阻和波紋制動電(diàn)阻。當然網上資料說兩種制動電(diàn)阻各有(yǒu)優劣，但是我想對于一般的工(gōng)程應用(yòng)應該是都可(kě)以的。另外對于變頻器的制動電(diàn)阻的選擇原理(lǐ)上與伺服驅動器是相似的。
2 為(wèi)什麽伺服驅動器加上使能(néng)後，所連接的伺服電(diàn)機的軸用(yòng)手不能(néng)轉動？
答(dá)：以伺服驅動器處于位置控制方式為(wèi)例。運用(yòng)自動控制的基本原理(lǐ)就可(kě)以進行解釋。因為(wèi)伺服驅動器加上使能(néng)後，整個閉環系統就開始工(gōng)作(zuò)了，但這個時候伺服系統的給定卻為(wèi)零，假定伺服驅動器處于位置控制方式的話，那麽位置脈沖指令給定則為(wèi)零，如果用(yòng)手去轉動電(diàn)機軸的話，相當于外部擾動而産(chǎn)生了一個小(xiǎo)的位置反饋，因為(wèi)這個時候的位置脈沖指令給定為(wèi)零，所以就産(chǎn)生了一個負的位置偏差值，然後該偏差值與伺服系統的位置環增益的乘積就形成了速度指令給定信号，然後速度指令給定信号與内部的電(diàn)流環輸出了力矩，這個力矩就帶動電(diàn)機運轉試圖來消除這個位置偏差，所以當人試圖去轉動電(diàn)機軸的時候就感覺轉動不了。
3 伺服驅動器電(diàn)子齒輪比的設置的問題？
答(dá)：這裏首先要區(qū)分(fēn)伺服的控制方式，當然這裏假定伺服是以接受脈沖的方式來控制的（伺服如果以總線(xiàn)的方式來控制的話，伺服驅動器就不用(yòng)設置電(diàn)子齒輪比了，但是在上位系統中(zhōng)卻會有(yǒu)另外一個東西需要設置，這個東西就是脈沖當量，本質(zhì)上和伺服驅動器的電(diàn)子齒輪比是一回事），然後還有(yǒu)伺服是位置控制方式還是速度控制方式或力矩控制方式的問題，如果伺服是速度控制方式或力矩控制方式的話，顯然電(diàn)子齒輪比的設置就失去了意義。也就是說電(diàn)子齒輪比的設置僅在位置控制方式的時候才有(yǒu)效。還有(yǒu)個問題就是伺服是作(zuò)為(wèi)直線(xiàn)軸還是作(zuò)為(wèi)旋轉軸來使用(yòng)。對于繡花(huā)機來說，X軸，Y軸，M軸，SP軸都是直線(xiàn)軸，因為(wèi)大豪上位認為(wèi)是1000個脈沖為(wèi)一轉，所以對于這些軸的電(diàn)子齒輪比的設置實際上是機械減速比與8的乘積，而對于D軸，H軸來說，則是旋轉軸，大豪上位認為(wèi)8000個脈沖對應360度，所以電(diàn)子齒輪比設置為(wèi)8000/360=200/9。對于彈簧機各軸來說，其實也存在直線(xiàn)軸和旋轉軸的問題，比如凸輪軸，螺距軸，切刀(dāo)軸就是旋轉軸，而送線(xiàn)軸則是直線(xiàn)軸，不過實際上在伺服驅動器裏電(diàn)子齒輪比一般設置為(wèi)1/1，而将電(diàn)子齒輪比的功能(néng)的設置放在彈簧機上位上進行，當然在彈簧機上位裏換了個叫法，叫着解析度，解析度分(fēn)子的計算，旋轉軸（凸輪軸，螺距軸，切刀(dāo)軸）=360乘以100，直線(xiàn)軸（送線(xiàn)軸）=圓周率乘以直徑乘以100；解析度分(fēn)母的計算：伺服馬達編碼器的分(fēn)辨率*信号倍率*齒輪比。
4 伺服電(diàn)機飛車(chē)的問題？
答(dá)：伺服電(diàn)機飛車(chē)這種現象比較常見，也的确非常危險，關于伺服電(diàn)機飛車(chē)的問題主要是四個方面的經驗。第一是因為(wèi)外界幹擾引起的伺服電(diàn)機高速運轉，這種情況都是伺服驅動器為(wèi)位置脈沖控制方式，主要因為(wèi)外部接線(xiàn)問題（如接屏蔽，接地等等）和驅動器内部的位置指令濾波參數設置問題而引起，這樣的情況在繡花(huā)機，彈簧機上經常碰到，這種情況姑且也稱為(wèi)飛車(chē)。第二是伺服電(diàn)機的編碼器零偏（encoder offset）而引起的飛車(chē)，究其實質(zhì)是編碼器零位錯誤導緻的飛車(chē)。第三是伺服驅動器進行全閉環控制時，位置環編碼器故障導緻的飛車(chē)。編碼器損壞造成的飛車(chē)，本質(zhì)上是因為(wèi)伺服系統沒有(yǒu)位置反饋信号，所以伺服系統的位置偏差是無窮大，從而位置環輸出的速度指令将是無窮大，于是伺服系統将以速度限制值進行高速旋轉，形成飛車(chē)；第四種情況則是位置環編碼器的接線(xiàn)錯誤，具(jù)體(tǐ)的就是信号A，A-的接線(xiàn)颠倒導緻的。為(wèi)什麽出現這種情況呢(ne)，因為(wèi)位置環編碼器的接線(xiàn)一般是A，A-，B，B-，如果A，A-（或B，B-）信号接反的話，則形成正反饋，正反饋的後果就是必然導緻飛車(chē)；第伍是位置偏差沒有(yǒu)清除而導緻的飛車(chē)，這種情況主要是發生在伺服驅動器位置脈沖指令控制下，并且伺服驅動器進行了力矩限制，力矩限制住後不能(néng)有(yǒu)效推動負載，導緻位置偏差不斷的累積，當解除力矩限制後，伺服系統急于去消除該偏差，以最大加速度去運行，從而導緻飛車(chē)，當然這種飛車(chē)不會持久，很(hěn)快就會報警驅動器故障。
5 伺服電(diàn)機選型的問題，究竟什麽時候選擇低慣量，什麽時候選擇中(zhōng)慣量？
答(dá)：通常情況下，為(wèi)了滿足伺服系統的高響應性，一般伺服電(diàn)機都是選用(yòng)小(xiǎo)慣量的電(diàn)機，又(yòu)因為(wèi)伺服電(diàn)機的額定輸出力矩（或額定輸出功率）越大一般其轉子轉動慣量也越大，所以單純讨論電(diàn)機轉動慣量的大小(xiǎo)是沒有(yǒu)意義的，真正應該讨論的是伺服電(diàn)機的額定輸出力矩與伺服電(diàn)機的轉動慣量的比值，或者說同樣額定輸出力矩（同樣額定輸出功率）的電(diàn)機的轉動慣量的大小(xiǎo)。伺服電(diàn)機一般選擇小(xiǎo)慣量的伺服電(diàn)機以滿足較高的動态響應。當然根據伺服電(diàn)機的具(jù)體(tǐ)應用(yòng)環境，也可(kě)以選擇中(zhōng)慣量，高慣量的伺服電(diàn)機，比如伺服電(diàn)機作(zuò)為(wèi)主軸，對于快速響應的要求不那麽高的時候，但對速度控制要求非常精(jīng)确，并且經常要求運行在低速低頻狀态下，還要求能(néng)夠有(yǒu)編碼器仿真信号輸出的時候。而這個時候變頻器卻不能(néng)勝任。
6 伺服電(diàn)機漏電(diàn)及人體(tǐ)觸電(diàn)問題？
答(dá)：一說起伺服電(diàn)機漏電(diàn)就我的實際經驗來說，其實就是兩個可(kě)能(néng)。一種是電(diàn)磁感應産(chǎn)生的漏電(diàn)，這種情況就是在測試LUST servo c所配的伺服電(diàn)機的時候，伺服電(diàn)機的三根相線(xiàn)都連接到驅動器上了，但是伺服電(diàn)機的地線(xiàn)沒有(yǒu)連接到伺服驅動器上，運轉伺服電(diàn)機的時候，觸摸伺服電(diàn)機導緻觸電(diàn)，觸電(diàn)原因就是伺服電(diàn)機外殼感應了比較高的電(diàn)壓，這種情況其實是非常正常的，當将伺服電(diàn)機的地線(xiàn)與驅動的外殼共同連接到地線(xiàn)或零線(xiàn)上，就不會有(yǒu)觸電(diàn)的問題了。日系伺服電(diàn)機我沒有(yǒu)專門試驗過觸電(diàn)問題，因為(wèi)通常都會不自覺的将伺服電(diàn)機的地線(xiàn)和驅動器的外殼共同連接到零線(xiàn)上，但我想這樣的問題同樣會存在。還有(yǒu)歐系伺服電(diàn)機與日系伺服電(diàn)機相比還有(yǒu)另外一個問題，就是歐系伺服電(diàn)機動力電(diàn)纜裏面多(duō)了一根屏蔽線(xiàn)，如果在電(diàn)機運轉時，不小(xiǎo)心觸摸到了該屏蔽線(xiàn)，照樣會觸電(diàn)，所以該屏蔽線(xiàn)也需要連接到驅動器的外殼；還有(yǒu)一種漏電(diàn)就是相線(xiàn)的絕緣損毀，導緻漏電(diàn)。安(ān)徽滁州的彎箍機就出現了這樣的問題，客戶反映機器一上電(diàn)啓動完畢，觸摸操作(zuò)台就會觸電(diàn)。這個觸電(diàn)本質(zhì)上是伺服電(diàn)機的某相對地短路造成的。通過解體(tǐ)伺服電(diàn)機後發現，伺服電(diàn)機靠近安(ān)裝(zhuāng)面的一側的軸承損壞了，固定彈珠的花(huā)籃被折斷成好幾根，然後這些個折斷的部分(fēn)刮掉了伺服電(diàn)機的定子繞組的絕緣漆，導緻漏電(diàn)。通過觀察後發現伺服電(diàn)機的轉軸上的鍵槽也磨損嚴重。然後檢查輸送伺服的減速機，發現轉動30度角度減速機沒有(yǒu)輸出，判定為(wèi)減速機故障導緻伺服電(diàn)機損壞，從而造成觸電(diàn)。出現這樣的問題，對于彎箍機的電(diàn)控系統來說，或許還要加裝(zhuāng)一個漏電(diàn)保護器來避免安(ān)全問題。還有(yǒu)，那麽人體(tǐ)觸電(diàn)的原因是什麽呢(ne)，這個問題對于電(diàn)氣工(gōng)作(zuò)的人來說其實是非常重大的問題。觸電(diàn)的本質(zhì)簡單的說就是人體(tǐ)有(yǒu)電(diàn)流流過，當電(diàn)流達到10mA的時候，人體(tǐ)就會有(yǒu)觸電(diàn)的感覺。一般的現場觸電(diàn)都是人站在地面上，手接觸了相電(diàn)壓或者是接觸了帶電(diàn)體(tǐ)而造成的。當然有(yǒu)時候需要人去觸碰帶電(diàn)體(tǐ)的時候，這個時候最好用(yòng)右手的手背去觸碰，用(yòng)右手是因為(wèi)人的心髒一般是偏左，可(kě)以避免電(diàn)流經過心髒，用(yòng)手背觸碰是因為(wèi)更便于人體(tǐ)迅速脫離帶電(diàn)體(tǐ)。還有(yǒu)個小(xiǎo)問題，當人用(yòng)手去觸摸帶電(diàn)體(tǐ)的時候，會觸電(diàn)，電(diàn)流的流向是從手指到腳再到大地，但為(wèi)什麽僅僅手指會有(yǒu)觸痛的感覺，而身體(tǐ)其他(tā)部分(fēn)卻沒有(yǒu)呢(ne)？原因是手指較細，單位面積通過的電(diàn)流較大，所以手指有(yǒu)觸電(diàn)的感覺，而身體(tǐ)相對于手指截面積很(hěn)大，單位面積流過的電(diàn)流較小(xiǎo)，所以身體(tǐ)沒有(yǒu)觸電(diàn)的感覺。
7 伺服驅動器究竟是什麽，與過程控制的溫度調節器有(yǒu)什麽不同？
答(dá)：伺服驅動器究竟是什麽東西呢(ne)，其實本質(zhì)上就是個PID調節器，那麽它與所謂過程控制的調節器有(yǒu)什麽區(qū)别呢(ne)？過程控制調節器本質(zhì)上也是PID調節器，一般來是說是用(yòng)于嚴重滞後性的系統，系統的穩定需要一定的時間，比如說溫度控制。這個時候調整PID各參數對應的作(zuò)用(yòng)就不能(néng)往大處調整，不然的話，可(kě)能(néng)溫度最終不能(néng)穩定下來，系統始終處于來回調整中(zhōng)。另外過程控制調節器一般來說是單回路的PID，執行器件一般都是一些閥門，溫度控制的話執行器件一般是固态繼電(diàn)器控制的電(diàn)熱絲。過程控制的檢測元件一般來說都是一些個壓力傳感器，熱電(diàn)偶，流量傳感器等等，并且一般都是模拟量信号的。而伺服驅動器則不同，首先伺服驅動器都是多(duō)回路，比如一般就有(yǒu)位置環，速度環和電(diàn)流環。另外伺服驅動器最大的不同是還有(yǒu)功率放大環節。至于伺服驅動器的參數調整，一般情況下則可(kě)以簡單的描叙為(wèi)在系統不發生震蕩或系統沒有(yǒu)明顯的音響的情況下将PID各作(zuò)用(yòng)調整得最大以滿足高響應性。當然根據伺服的具(jù)體(tǐ)應用(yòng)環境也有(yǒu)例外，比如對響應性要求不高的場合，而負載的轉動慣量有(yǒu)很(hěn)大的情況，并且還需要進行比較頻繁的正反轉或者說是啓停，那麽這個時候就需要将伺服環路參數調整得小(xiǎo)一點。伺服系統當然也有(yǒu)滞後，但主要是機械系統的慣性。伺服系統的檢測元件一般來說則是光電(diàn)編碼器或旋轉變壓器，而執行器件則是伺服電(diàn)機。