伺服編碼器要怎么選型，這些你肯定不知道

文章來源：http://m.hot-blast.com/  發(fā)布時(shí)間：2019/04/02    點(diǎn)擊數(shù)： 　　伺服編碼器要怎么選型，快來一起了解下吧。伺服系統(tǒng)定義：實(shí)現(xiàn)輸出變量精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)輸入變量的控制系統(tǒng)。對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的要求越來越高，伺服控制應(yīng)運(yùn)而生。
　　伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。

　　伺服點(diǎn)的特點(diǎn)在這里和步進(jìn)電機(jī)相比較下說的更清楚點(diǎn):

　　1、控制精度不同

　　兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6°、1.8°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72°、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)，其步距角為0.09°；德國(guó)百格拉公司（BERGER LAHR）生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。
　　交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°。對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。

　　2、低頻特性不同

　　步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。

　　交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。

　　3、矩頻特性不同

　　步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。

　　4、過載能力不同

　　步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆]有這種過載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。

　　5、運(yùn)行性能不同

　　步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。

　　6、速度響應(yīng)性能不同

　　步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下MSMA 400W交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。

　　眾所周知，對(duì)于伺服控制系統(tǒng)都需要配備速度反饋及位置反饋的編碼器，我們?cè)谶x擇編碼器時(shí)，不僅要考慮編碼器的類型，還要考慮編碼器的接口、分辨率、精度、防護(hù)等級(jí)等方面，以滿足用戶的控制要求。尤其是編碼器的分辨率和精度與運(yùn)動(dòng)控制有著密切的聯(lián)系，今天我們就跟大家聊聊伺服編碼器的分辨率和精度。

　　1、分辨率

　　分辨率是指編碼器每個(gè)計(jì)數(shù)單位之間產(chǎn)生的距離，它是編碼器可以測(cè)量到的最小的距離。

　　對(duì)于旋轉(zhuǎn)編碼器來說，分辨率一般定義為編碼器旋轉(zhuǎn)一圈所測(cè)量的單位或者脈沖(如,PPR)。而對(duì)于直線編碼器來說，分辨率常常被定義為兩個(gè)量化單位之間產(chǎn)生的距離，通常給定的單位是微米(μm)或者納米(nm)。

　　絕對(duì)值編碼器分辨率一般被定義為位的形式，因?yàn)榻^對(duì)值編碼器輸出是基于編碼器實(shí)際位置的二進(jìn)制“字”。一位是一個(gè)二進(jìn)制單位，如16位等于216，或者65536。因此，一個(gè)16位編碼器每圈提供65536個(gè)量化單位。

　　2、精度

　　精度用于衡量正常情況下實(shí)際值和設(shè)定值之間可重復(fù)的平均偏差的量值，對(duì)于旋轉(zhuǎn)編碼器來說，一般被定義為角秒或者角分，同時(shí)對(duì)于直線編碼器來說精度一般為微米。
　　一個(gè)很重要的需要注意的一點(diǎn)是，高的分辨率并不代表高的精度。例如，兩個(gè)同樣精度的旋轉(zhuǎn)編碼器,一個(gè)分辨率是3600 PPR,而另外一個(gè)是10000 PPR。低分辨率的編碼器(3600 PPR)可以提供0.1°的測(cè)量距離，而高分辨率的編碼器可以提供一個(gè)更小的測(cè)量距離，但是二者的精度是相同的，高分辨率編碼器僅僅是具有將0.1°縮小到更小的增量距離的能力。

　　編碼器分辨率和精度是兩個(gè)獨(dú)立的概念，如上圖所示，兩個(gè)編碼器具有相同的分辨率(24PPR)但是具有不同的精度。

　　當(dāng)我們討論精度的時(shí)候，一般還會(huì)涉及到另外一個(gè)編碼器的性能指標(biāo)—“可重復(fù)性”。精度是指測(cè)量值與真實(shí)值之間的接近程度，不與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，精度就無從談起?！翱芍貜?fù)性”是指在外部狀態(tài)不變的情況下，重現(xiàn)相同結(jié)果的能力。

　　某些情況下,“可重復(fù)性”可能比精度更加重要。這是因?yàn)?，如果系統(tǒng)具有可重復(fù)性，那么可以通過補(bǔ)償取消掉誤差。一般來說編碼器的可重復(fù)性被定義為編碼器精度的倍率，常常是5到10倍的編碼器精度值?？赐赀@些，相信大家對(duì)伺服編碼器選型已經(jīng)有了一定的了解了吧。