伺服系统的扭矩控制
十个关于伺服电机扭矩控制问题
2013-03-07 [责任编辑：easonxu]
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【导读】伺服电机的扭矩有两种方式，一种是当速度越快扭力越大，还有一种是速度越快扭力越小，本文总结了10个伺服电机扭矩控制问题，以便在控制过程中做出正确的选择。
伺服进行扭矩控制，有一种就是当扭力越来越大，伺服速度越来越慢，还有一种是扭力越大伺服速度越来越快，当达到设定扭力时保持速度。有两种负载用扭矩控制，一种是当速度越快扭力越大，这时采用扭力控制的话是不是会自动降低速度来把输出扭力降为设定的扭力；还有一种是速度越快扭力越小，这时采用扭力控制的话是不是会自动加快速度把扭力降为设定的扭力？
7、电机的电流闭环控制时，负载力矩小，电流不能低于给定值，电机的频率、电压会自动上升，增大负载速度增大负载力矩；
8、电机的电流闭环控制时，负载力矩大，电流不能超过给定值，电机的频率、电压会自动下降速度下降，降低负载力矩；
9、如果碰到减速力矩增大的负载，电流闭环控制的结果肯定是到停车；
10、如果碰到增速力矩减小的负载，电流闭环控制的结果肯定是到电机同步最高或发电运行。
5、这里特别要注意一点，负载力矩小，电机的电流就减小，减小电机转矩，拖动负载运动，这个过程是电机的本能，不是别人控制的，谁也控制不了！
图题：伺服电机的扭矩控制
6、这里特别要注意一点，负载力矩大，电机的电流就增大，增大电机转矩，拖动负载运动，这个过程是电机的本能，不是别人控制的，谁也控制不了！
1、扭矩控制，就是电机电流的控制，电机电流的大小决定负载力矩，是电机拖动负载时电机自己控制的；
2、当速度越快扭力越小的负载，随着速度的增大负载力矩减小，电机电流会自动减小；
3、速度的控制，就是电机电源频率、电压的控制，通过变频器人为可以控制；
台达位置与扭矩模式伺服电机文档
台达ASD-B2伺服ECMA-C20401GS电机控制文档一．扭矩模式1.说明：此扭矩模式是用于外部控制器控制输入给伺服器的电压来实现电机扭矩大小的输出。
2.接线：将控制器控制的能输出可变电压的引脚直接连接到CN1的18引脚，将控制器的GND与伺服器CN1的19脚连接3.参数设定：P2-15，P2-16，P2-17都设定为0，消除初始状态下AL013的预警状态。
P1-01：03，将电机设定为转矩模式P1-02：01，速度限制，电机在没有负载的情况下会转很快P1-07：500，设置电机加减速的时间，减少通电与断电的时对于轴与外设的冲击P1-09=设定电机最高转速P2-12：00，将TCM0设定为0P2-13：00，将TCM1设定为0P2-12与P2-13的作用是将扭矩的命令设定为外部电压来控制。
详情见数据手册144页6.4.1P2-14:14,设定速度，当不设定此项时，电机只有力矩，没有转速P1-41：200，表示输入5V模拟电压，达到100%额定转矩P2-10：01，启动电机当此时电机不转时，重启伺服器即可。
（建议重启）要关闭电机则将P2-10设定为00,并保存，然后将开关关闭并重启即可完成电机的关闭。
二．位置模式1.说明：当前位置模式是通过外部控制器输出的PWM来控制伺服电机的位置以及速度，其中PWM频率控制电机速度，PWM的个数与P1-44与P1-45的结合控制电机的具体位置。
使用的脉冲输入为开集极NPN设备输入，电源为内部24v电源。
2.接线：上图中的白线是控制器的脉冲输出线，用于输出PWM，蓝色线是控制板的GND的连接线，用于控制器与伺服器的共地作用。
上图是伺服器CN1的接线，其中褐色线是CN1的41引脚，其中的PWM信号是控制器的PWM输出的引脚串接一个1.5K电阻通过一个NPN三极管之后连接到CN1的引脚。
其中控制器的pwm输出引脚连接NPN三极管的基极，三极管的发射极连接CN1的14脚（COM-），集电极连接到41引脚。
伺服电机速度环、位置环、扭矩环的控制原理
运动伺服一般都是三环控制系统，从内到外依次是电流环、速度环、位置环。
1、电流环：电流环的输入是速度环 PID 调节后的那个输出，电流环的输入值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做 PID 调节输出给电机，“电流环的输出”就是电机的每相的相电流，“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件（磁场感应变为电流电压信号）反馈给电流环的。
电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。
任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在系统进行速度和位置控制的同时系统也在进行电流/ 转矩的控制以达到对速度和位置的相应控制。
2、速度环：速度环的输入就是位置环PID 调节后的输出以及位置设定的前馈值，速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID 调节（主要是比例增益和积分处理）后输出到电流环。
速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。
速度环控制包含了速度环和电流环。
3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲，外部的脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”，位置环输入值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID 调节（比例增益调节，无积分微分调节）后输出和位置给定的前馈值的和构成速度环的给定。
位置环的反馈也来自于编码器。
位置控制模式下系统进行了 3 个环的运算，系统运算量大，动态响应速度最慢。
编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，他采样来自于电机的转动而不是电机电流，和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系。
而电流环是在驱动器内部形成的，即使没有电机，只要在每相上安装模拟负载（例如电灯泡）电流环就能形成反馈工作。
三种控制模式位置控制：通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的数量来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。
由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。
伺服电机扭矩计算
伺服电机扭矩计算首先，我们需要考虑机械传动系统对扭矩的影响。
伺服电机通常不直接与负载连接，而是通过机械传动系统将扭矩传递给负载。
这个传动系统包括减速器、驱动轴、传动带或链条等。
减速器的作用是降低电机的转速并增加扭矩输出。
在扭矩的计算中，需要考虑减速器的传动比和效率，以及传动带或链条的摩擦损失等。
其次，负载特性对扭矩的需求也需要考虑。
负载特性包括负载的惯性、负载的摩擦系数、负载的阻尼等。
惯性对于伺服系统的响应速度和动态性能至关重要，而摩擦和阻尼则对系统的稳态性能有影响。
在扭矩计算中，需要考虑负载的不同特性对电机的需求，以便选择合适的伺服电机。
另外，伺服控制算法也会对扭矩的计算产生影响。
伺服控制算法的作用是根据反馈信号对电机进行位置、速度或力矩控制。
不同的控制算法具有不同的控制精度和响应速度，因此会对伺服电机的扭矩需求产生影响。
一般来说，精度要求高的系统对扭矩的需求也相对较高。
在实际的扭矩计算中，通常会根据系统的需求和参数，采用以下几种方法进行计算。
1.动力学法：根据负载的惯性和加速度要求，通过动力学方程计算所需的扭矩。
动力学方程可以描述电机与负载之间的力矩平衡关系，这样可以精确地计算所需的扭矩。
然而，这种方法需要准确的负载参数和数值求解，计算过程相对复杂。
2.经验法：根据实际经验和类似应用的数据，选择合适的电机规格。
这种方法较为简单，但可能存在一定的误差。
因此，经验法通常适用于一些常见的应用场景，例如输送带、流水线等。
3.试验法：通过实际测试和试验来确定所需的扭矩。
这种方法通常适用于较为复杂的应用场景，例如机械臂、自动化装配线等。
试验法可以准确地获取负载的特性和系统的工作状态，从而确定所需的扭矩。
综上所述，伺服电机扭矩计算是伺服系统设计中一个重要的问题。
在进行扭矩计算时，需要考虑机械传动系统、负载特性、伺服控制算法等多个因素。
通过合理的计算方法和测试手段，可以准确地确定所需的扭矩，从而选择合适的伺服电机。
伺服电机控制方法
伺服电机控制方法
伺服电机控制方法可以分为位置控制、速度控制和力控制等几种方法。
1. 位置控制：伺服电机通过控制位置反馈，使电机转动到指定的位置。
一种常用的方法是PID控制，通过计算电机当前位置与目标位置之间的偏差，并根据比例、积分和微分系数对电机施加适当的控制力，将电机转动到目标位置。
2. 速度控制：伺服电机通过控制电机的转速，使电机以指定的速度运动。
常用的方法是通过测量电机的速度反馈信号，计算出速度误差，并根据比例、积分和微分系数对电机施加适当的控制力，使其达到目标速度。
3. 力控制：伺服电机通过对电机施加适当的控制力，使其产生指定的力或扭矩。
方法之一是通过力传感器或力反馈信号来测量电机输出的力，并根据比例、积分和微分系数计算出力误差，并对电机施加适当的力控制力，以使其达到目标力或扭矩。
以上是常见的三种伺服电机控制方法，选择哪种方法取决于具体的应用需求和系统要求。
伺服电机静态扭矩
伺服电机静态扭矩1.引言1.1 概述概述部分的内容可以描述伺服电机静态扭矩的基本概念和意义。
下面是一个范例：伺服电机是一种用于精确控制机械运动的电动机，其扭矩输出对于实现精准位置控制至关重要。
而伺服电机的静态扭矩，则在机械静止的情况下产生的扭矩。
静态扭矩是伺服电机的基本参数之一，衡量了电机在静止状态下产生的力矩能力。
静态扭矩的重要性不可小觑。
它直接影响到伺服电机在精确定位、负载承载能力和工作效率等方面的表现。
准确的静态扭矩参数可以帮助工程师选择合适的伺服电机来满足特定应用需求，确保系统的稳定性和性能。
在工程应用中，伺服电机的静态扭矩往往与负载特性和控制算法等因素密切相关。
不同的工作环境和工作要求下，静态扭矩的需求也会有所不同。
因此，深入理解伺服电机的静态扭矩特性以及影响因素，对于有效选择和应用伺服电机至关重要。
本文将围绕伺服电机静态扭矩的定义和意义展开详细阐述。
首先，我们将介绍伺服电机静态扭矩的定义和测量方式，以便读者全面了解该参数。
其次，我们将深入探讨影响伺服电机静态扭矩的因素，包括电机结构、电机驱动器、负载特性以及控制算法等方面的内容。
最后，我们将总结伺服电机静态扭矩的重要性，并展望其在未来的发展趋势。
通过本文的阅读，读者将能够更深入地理解伺服电机静态扭矩的内涵，为应用伺服电机提供准确的参数参考和技术支持，进一步推动伺服控制技术的发展。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构的作用是为读者提供一个清晰的路线图，引导他们对文章内容的整体把握。
通过恰当的组织和编排，可以使读者更好地理解文章的主题和论点。
在本文中，文章结构包括以下几个部分：1. 引言：简要介绍伺服电机静态扭矩的背景和重要性，提出本文的研究目的和意义。
2. 正文：分为两个部分，分别讨论伺服电机静态扭矩的定义和意义，以及影响伺服电机静态扭矩的因素。
- 2.1 伺服电机静态扭矩的定义和意义：详细介绍了伺服电机静态扭矩的概念，以及其在实际应用中的重要性和作用。
伺服扭矩控制实例
伺服扭矩控制实例
伺服控制技术是一种广泛应用于机器人、自动化生产线、数控机床等领域的控制技术。
其中，伺服扭矩控制技术是一种常用的控制方式，可以实现对伺服电机的力矩输出进行精准控制。
下面，我们将通过一个实例来介绍伺服扭矩控制技术的应用。
假设我们需要控制一个伺服电机输出一定的扭矩，以驱动一台机器人的机械臂完成精准的物料搬运任务。
首先，我们需要选择一款适合的伺服电机，并根据任务需求确定其输出的扭矩范围。
然后，我们可以通过编写程序来实现对伺服电机的扭矩输出进行控制。
具体的控制方法如下：
1. 读取机器人的指令，确定所需的扭矩输出值。
2. 通过PID控制算法，计算出电机当前应输出的扭矩值。
3. 根据计算出的扭矩值，调节伺服电机的电流大小，使其输出所需的扭矩值。
4. 定时读取电机的反馈信号，将其与目标扭矩值进行比较，如果存在差异，则重新计算扭矩输出值，并调节电流大小，直到实现目标扭矩输出。
在实际控制中，我们还需要注意伺服电机的参数设置、控制信号的稳定性等问题，以确保控制效果的稳定可靠。
总之，伺服扭矩控制技术是一种非常重要的控制方法，可以实现对伺服电机力矩输出的精准控制，应用广泛，具有很高的实用价
值。
关于伺服电机扭矩的控制问题解答
关于伺服电机扭矩的控制问题解答
伺服进行扭矩控制，有一种就是当扭力越来越大，伺服速度越来越慢，还有一种是扭力越大伺服速度越来越快，当达到设定扭力时保持速度。
有两种负载用扭矩控制，一种是当速度越快扭力越大，这时采用扭力控制的话是不是会自动降低速度来把输出扭力降为设定的扭力;还有一种是速度越快扭力越小，这时采用扭力控制的话是不是会自动加快速度把扭力降为设定的扭力？
1、扭矩控制，就是电机电流的控制，电机电流的大小决定负载力矩，是电机拖动负载时电机自己控制的;
2、当速度越快扭力越小的负载，随着速度的增大负载力矩减小，电机电流会自动减小;
3、速度的控制，就是电机电源频率、电压的控制，通过变频器人为可以控制;
4、当速度越快扭力越大的负载，例如水泵、风机负载，随着速度的提高力矩增大电流自动增大;
5、这里特别要注意一点，负载力矩小，电机的电流就减小，减小电机转矩，拖动负载运动，这个过程是电机的本能，不是别人控制的，谁也控制不了！
6、这里特别要注意一点，负载力矩大，电机的电流就增大，增大电机转矩，拖动负载运动，这个过程是电机的本能，不是别人控制的，谁也控制不了！
7、电机的电流闭环控制时，负载力矩小，电流不能低于给定值，电机的频率、电压会自动上升，增大负载速度增大负载力矩;
8、电机的电流闭环控制时，负载力矩大，电流不能超过给定值，电机的频率、电压会自动下降速度下降，降低负载力矩;
9、如果碰到减速力矩增大的负载，电流闭环控制的结果肯定是到停车;
10、如果碰到增速力矩减小的负载，电流闭环控制的结果肯定是到电机同步最高或发电运行。
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伺服系统的扭矩控制(Toque Control)和速度控制(Velocity Control)?
作者：不详来源：互联网
一般定位上的伺服系统之伺服马达控制方式可分为扭矩控制(Toque Control)及速度控制(Velocity Control)两类,这两种控制方式都需要控制器和驱动器一起配合才有办法动作,扭矩控制定位时,速度增益是在控制器上调整,驱动器只要把命令转换成马达相对的输出扭矩即可,而速度控制定位时,速度增益是在驱动器上调整,驱动器要把命令转换成马达相对的转速输出.两者方式详细说明如下:所谓的扭矩控制就(Toque Control)是伺服控制器输出的+/- 10V 电压命令到伺服驱动器上所代表的是要控制伺服马达扭矩的大小,正电压越大代表控制马达的正向输出扭矩越大,负电压越大代表控制马达的逆向输出扭矩越大, 若命令电压为0V时则表示马达没有输出扭矩,在动作时,控制器会先输出扭矩控制命令给驱动器,驱动器会根据这命令控制马达的输出扭矩,而控制器同时根据外部编码器(一般皆安装在马达尾端) 回授来决定输出的扭矩命令是否要加强或是减弱,然后连续重复执行这种动作以达到定位位置.这种控制方式对控制器本身来说会比较复杂一点,因为速度增益要在控制器上做调整,多了一项参数要执行,而驱动器上则较为简单,至要把输入的控制命令转换成马达相对的扭矩输出即可,不需要考虑扭力是否足够负荷外部负载,这问题是由控制器那边去考虑的,所以这类的伺服驱动器一般都只是单纯的马达电流比例控制而已.
扭矩控制方式的优点是可以在控制器上随时改变马达的输出扭矩大小而不需要在驱动器上做硬性的调整,这种灵活的扭矩控制方式可以在某些场合上达到特
殊的应用控制.例如,在应用中有某一段距离移动时不需输出100%的扭矩,则可以暂时经由控制器把马达输出扭矩变小即可,然后在后面再把它恢复成100%扭矩即可.
而所谓的速度控制（Velocity Control）方式就是伺服控制器输出的+/-10V 电压命令到伺服驱动器上所代表的是要控制伺服马达速度的快慢,正电压越大代表控制马达的正向速度越快,负电压越大代表控制马达的反向速度越快,若命令电压为0V时则表示马达为停止状态（速度为零）.在动作时,控制器会先输出一个速度控制命令给伺服驱动器,此伺服驱动器会根据这速度命令控制马达的输出速度的快慢,而控制器同时根据外部编码器（一般皆安装在马达尾端）回授来决定输出的速度命令是否要调整加强或是减弱,然后连续重复执行这种动作以达到定位位置. 这种控制方式的速度增益要在驱动器上面调整,驱动器会根据所接收的速度命令去调整输出到马达上的电流大小（因为若有外在负载会使马达转速变慢）以达到所要求的速度,而控制器上面的速度增益则需设为零（不做调整） .
其实这两种控制器的定位方式,在控制器上都需要外部伺服马达的编码器（Encoder）配合回授接口来达到定位的目的,只是控制方式上有所不同而已,至于你需要哪一种的控制方式,则需看你的控制器和伺服驱动器搭配上可否连接,有些驱动器或控制器是两种模式都可以接受的,有些则不行.故在选用上要考虑清
楚,或者直接向厂商选用整组系统的方式（控制+驱动+马达）较为有保障.。