伺服电机的工作原理及伺服驱动器调试方法

一、伺服电机的概述

伺服电机是指在伺服体系中操控机械元件工作的发动机，是一种补助电机直接变速装置。伺服电机可使操控速度，方位精度非常准确，能够将电压信号转化为转矩和转速以驱动操控方针。伺服电机转子转速受输入信号操控，并能快速反应，在自动操控体系中，用作履行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和沟通伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的添加而匀速下降。

二、伺服电机的工作原理

1、伺服体系是使物体的方位、方位、状态等输出被控量能够跟从输入方针的恣意变化的自动操控体系。伺服主要靠脉冲来定位，基本上能够这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的视点，然后完成位移，由于，伺服电机本身具有宣布脉冲的功用，所以伺服电机每旋转一个视点，都会宣布对应数量的脉冲，这样，和伺服电机承受的脉冲构成了照应，或者叫闭环，如此一来，体系就会知道发了多少脉冲给伺服电机，一起又收了多少脉冲回来，这样，就能够很准确的操控电机的滚动，然后完成准确的定位，能够到达0.001mm。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简略，发动转矩大，调速范围宽，操控简单，需求保护，但保护不方便，产生电磁干扰，对环境有要求。因此它能够用于对成本敏感的一般工业和民用场合。无刷电机体积小，重量轻，出力大，呼应快，速度高，惯量小，滚动滑润，力矩安稳。操控杂乱，简单完成智能化，其电子换相方法灵活，能够方波换相或正弦波换相。电机免保护，功率很高，运转温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。

2、沟通伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动操控中一般都用同步电机，它的功率范围大，能够做到很大的功率。大惯量，滚动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运转的应用。

3、伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器操控的U/V/W三相电构成电磁场，转子在此磁场的作用下滚动，一起电机自带的编码器反应信号给驱动器，驱动器依据反应值与方针值进行比较，调整转子滚动的视点。伺服电机的精度决定于编码器的精度。沟通伺服电机和无刷直流伺服电机在功用上的区别：沟通伺服要好一些，由于是正弦波操控，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简略，廉价。

三、伺服电机的调试方法

1、初始化参数

在接线之前，先初始化参数。

在操控卡上：选好操控方法；将PID参数清零；让操控卡上电时默认使能信号封闭；将此状态保存，保证操控卡再次上电时即为此状态。

在伺服电机上：设置操控方法；设置使能由外部操控；编码器信号输出的齿轮比；设置操控信号与电机转速的份额关系。一般来说，建议使伺服工作中的zui大规划转速对应9V的操控电压。比方，UIMOTION是设置1V电压对应的转速，出厂值为500，假如你只预备让电机在1000转以下工作，那么，将这个参数设置为111。

2、接线

将操控卡断电，衔接操控卡与伺服之间的信号线。以下的线是必需要接的：操控卡的模拟量输出线、使能信号线、伺服输出的编码器信号线。复查接线没有过错后，电机和操控卡上电。此时电机应该不动，而且能够用外力轻松滚动，假如不是这样，查看使能信号的设置与接线。用外力滚动电机，查看操控卡是否能够正确检测到电机方位的变化，不然查看编码器信号的接线和设置

3、试方向

关于一个闭环操控体系，假如反应信号的方向不正确，后果肯定是灾难性的。通过操控卡翻开伺服的使能信号。这是伺服应该以一个较低的速度滚动，这就是传说中的零漂。一般操控卡上都会有按捺零漂的指令或参数。运用这个指令或参数，看电机的转速和方向是否能够通过这个指令操控。假如不能操控，查看模拟量接线及操控方法的参数设置。确认给出正数，电机正转，编码器计数添加；给出负数，电机反转转，编码器计数减小。假如电机带有负载，行程有限，不要采用这种方法。测验不要给过大的电压，建议在1V以下。假如方向不一致，能够修改操控卡或电机上的参数，使其一致。

4、按捺零漂

在闭环操控过程中，零漂的存在会对操控作用有必定的影响，将其按捺住。运用操控卡或伺服上按捺零飘的参数，仔细调整，使电机的转速趋近于零。由于零漂本身也有必定的随机性，所以，不用要求电机转速肯定为零。

5、建立闭环操控

再次通过操控卡将伺服使能信号放开，在操控卡上输入一个较小的份额增益，至于多大算较小，这只能凭感觉了，假如真实不放心，就输入操控卡能允许的zui小值。将操控卡和伺服的使能信号翻开。这时，电机应该已经能够按照运动指令大致做出动作了。

6、调整闭环参数

细调操控参数，保证电机按照操控卡的指令运动，这是必需要做的工作，而这部分工作，更多的是经验，这里只能从略了。