伺服控制技術
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
伺服控制技術的視頻教程
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然而，其切削加工過程中存在的表面質量控制難題，已成為制約精密制造水平提升的核心瓶頸。航空工業標準明確要求渦輪盤等承力部件的表面粗糙度需控制在 Ra≤0.8 μm，同時殘余應力分布需滿足疲勞強度設計規范，這對切削過程中的損傷演化調控提出了嚴苛挑戰
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伺服控制技術的實例教程
伺服閥的伯德圖顯示的相位與教科書的顯示方式不同。伺服閥伯德圖左下方顯示相位延遲為0，在右側開始增加。 但是，大多數教科書顯示相位延遲從左上角的0開始，到右遞減。
伺服閥制造商對伺服閥進行評級的方式有兩個困難。 -3db的標定不應用于估算伺服閥的真實響應。 在50 Hz時，?3db則意味著應該移動±1 mm的閥芯實際上只移動±0.707 mm。假設伺服閥是線性的，那將導致速度比理想值降低近30％。為了進行運動控制，最好使用幅值為0 db的頻率。在上面的示例中，該頻率約為30 Hz。
另一個問題是使用-90°作為運動控制延遲的標定。 這是因為執行器的速度由伺服閥控制，但是我們通常要控制的是位置。將速度積分到位置增加了90度相位延遲。 如果閥芯也增加了90度的相位延遲，則總和超過了180度。因為還必須包括其他小的相位延遲。
當相位延遲超過180度時，系統振蕩。 實際上，最好查看閥的相位延遲達到45度的頻率。 并將該值用作伺服閥的可用頻率響應。在上圖中，這發生在大約28 Hz。
許多伺服閥閥具有伯德圖，其中不止一條線代表增益和相位。可能會有兩個或三個曲線圖測量不同正弦波幅度下的響應。通常會有一個正弦波幅度的曲線圖，其中為輸入信號的5％。這些響應很好，但是人們不會購買額定流量為每分鐘100升的伺服閥，而只使用每分鐘5升的能力。但是，在進行壓力或力控制時了解5％的響應將很有幫助，因為伺服閥的壓力帶通常只有零點幾個百分點。當進行正常的點對點移動時，重要的是輸入在90-95％時的響應。
在設計位置伺服控制系統時，工程師需要查看并了解伺服閥的伯德圖，以便更好地估計控制閥的實際功能并避免不期望的意外。
展開 比例/伺服技術液壓閥之應用淺析——選擇合適流量規格的閥 之一
比例/伺服閥為代表的液壓閥是液壓系統的神經元，對于執行器的精確控制（如位置、力、速度等）不可或缺。深入了解這類產品的結構和性能特點，有助于控制系統的設計和優化，可使液壓驅動系統更節能、更精確、更經濟。
在上面，通過兩個案例的具體分析，同您分享了在選擇合適的比例/伺服閥之前，需要首先明確選擇哪種控制方式：
位置控制
流量控制
壓力控制
位置控制（位置閉環控制）是其中應用最廣泛、最能體現典型/標準選型規范的。因此本篇中，將分享控制策略確定為位置控制以后，選擇合適的比例/伺服閥的第一步：確定液壓閥通徑大小及對應的規格。
博世力士樂公司提供了市場上最為豐富的比例伺服閥產品線，最大流量范圍覆蓋4L/min ~ 50,000 L/min。
同開關閥不同，由于比例/伺服閥芯節流邊的設計，對于在同一輸入信號時，同一規格、同一型號的液壓閥在相同壓差時有不同的流量選項。
展開 （一）PLC是怎么控制伺服電機的？
在回答這個問題之前，首先要清楚伺服電機的用途，相對于普通的電機來說，伺服電機主要用于精確定位，因此大家通常所說的控制伺服，其實就是對伺服電機的位置控制。其實，伺服電機還用另外兩種工作模式，那就是速度控制和轉矩控制，不過應用比較少而已。
速度控制一般都是有變頻器實現，用伺服電機做速度控制，一般是用于快速加減速或是速度精準控制的場合，因為相對于變頻器，伺服電機可以在幾毫米內達到幾千轉，由于伺服都是閉環的，速度非常穩定。轉矩控制主要是 控制伺服電機的輸出轉矩，同樣是因為伺服電機的響應快。應用以上兩種控制，可以把伺服驅動器當成變頻器，一般都是用模擬量控制。
伺服電機最主要的應用還是定位控制，位置控制有兩個物理量需要控制，那就是速度和位置，確切的說，就是控制伺服電機以多快的速度到達什么地方，并準確的停下。
伺服驅動器通過接收的脈沖頻率和數量來控制伺服電機運行的距離和速度。比如，我們約定伺服電機每10000個脈沖轉一圈。如果PLC在一分鐘內發送10000個脈沖，那么伺服電機就以1r/min的速度走完一圈，如果在一秒鐘內發送10000個脈沖，那么伺服電機就以60r/min的速度走完一圈。
所以，PLC是通過控制發送的脈沖來控制伺服電機的，用物理方式發送脈沖，也就是使用PLC的晶體管輸出是最常用的方式，一般是低端PLC采用這種方式。而中高端PLC是通過通訊的方式把脈沖的個數和頻率傳遞給伺服驅動器。比如：
Profibus-DP CANopen、MECHATROLINK-II、EtherCAT等等。
這兩種方式只是實現的渠道不一樣，實質是一樣的，對我們編程來說，也是一樣的。這也就是我想跟大家說的，要學習原理，觸類旁通，而不是為了學習而學習。
展開 在了解PLC如何控制伺服電機之前，我們要明確兩個問題：PLC是怎么控制伺服電機的？以及如何設計一個伺服系統？然后從這兩個問題下手，開始詳細的講述PLC如何控制伺服，它們是怎么相輔相成的！
（一）PLC是怎么控制伺服電機的？
在回答這個問題之前，首先要清楚伺服電機的用途，相對于普通的電機來說，伺服電機主要用于精確定位，因此大家通常所說的控制伺服，其實就是對伺服電機的位置控制。其實，伺服電機還用另外兩種工作模式，那就是速度控制和轉矩控制，不過應用比較少而已。
速度控制一般都是有變頻器實現，用伺服電機做速度控制，一般是用于快速加減速或是速度精準控制的場合，因為相對于變頻器，伺服電機可以在幾毫米內達到幾千轉，由于伺服都是閉環的，速度非常穩定。轉矩控制主要是 控制伺服電機的輸出轉矩，同樣是因為伺服電機的響應快。應用以上兩種控制，可以把伺服驅動器當成變頻器，一般都是用模擬量控制。
展開 采用帶PLC的簡單的比例控制液壓系統似乎容易得多，但是PLC編程人員對很多重要的參數并沒有去控制。這種約束并不是編程人員的能力問題，而是液壓和機械設計方面的原因。不幸的是，PLC編程人員通常是最后一個接觸到液壓系統的人，他被寄希望于“機械和液壓問題，讓電氣和軟件來解決”，然而，這種事實，不會總是發生。系統的特性行為在設計和制造階段已經定性了。
設備的性能可以通過使用精密的液壓伺服控制系統得到提高。初始的成本會很高，但是其性能也提升了。設備也變得易于維護，需要的維護頻率也不高了。
下面是僅僅采用比例控制的簡單運動的三種仿真。它們基于標準的線性化運動仿真模塊，用于伺服液壓缸和負載。
H(s) = (K ? ω2n)/[s ? (s2 + 2 ? ζ ? ωn ? s + ω2n)]
K,- 開環增益，假定為10 (mm/s)/%的控制輸出，
s, - 拉普拉斯算子，是一個頻率，弧度/s，
ζ - 阻尼系數，假定為0.33333，無量綱，
ωn - 自然頻率，弧度/s。示例中自然頻率為10Hz。
這些仿真給你提出了一些問題，譬如：如何提高響應時間？這些問題將會在后續的討論中進行回答。
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