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伺服系統的發展趨勢

伺服系統的發展趨勢

發布日期:2015-05-06 10:18 來源:http://www.cxtjdj.com 點擊:

從伺服系統的三大部件:伺服電機、編碼器、驅動器的各自發展來看,交流伺服電機還會是主流。電機本身將向高性能、高功率密度的方向發展。在相同功率輸出的條件下,電機本身的體積將會越來越小。如1.5KW以下的小功率AC伺服電機的體積現已只有原先傳統的三相感應電機的1/10左右。這主要得益于電機制造技術本身的不斷提高。如:高性能的磁性材料的采用,定子分割法工藝的集中繞組高密度繞線的采用,定子疊片的粘結工藝的采用。磁路的不斷優化設計和熱解析技術的應用使得電機的冷卻性能也得到了不斷提高。

       與此同時,由于各種行業的特殊需求,伺服電機也會從通用的FA行業轉向差異化,定向設計的道路。如免維修、無塵、防爆、無轉矩脈動超高或超低額定轉速微小型化,電機內部直接裝有制動器、減速機、滾珠絲杠、聯軸節、轉矩溫度傳感器,編碼器甚至驅動控制器的 ALL IN ONE一體化的伺服功能部件。

       事實上,在傳統的FA行業以外,特別是在家電、汽車電子、紡織、航空電子、機械等行業,各種直流無刷伺服電機已經得到了廣泛和大量的應用。傳統意義上的帶換向器的直流伺服電機正在被這種直流無刷的伺服電機所取代。尤其在微小功率的應用范圍,它有無可替代的低成本、小體積、高可靠性(通常無需光電編碼器反饋),可干電池供電等優越性。所以其實際使用數量將是非常可觀的。

       對于反饋的編碼器部件來說,其發展主要還在于小型化、低成本、高分辨率、 高可靠性、網絡化、高響應、省接線、絕對值編碼等方向。從結構上來講,為了降低成本,日系的主流伺服電機所用編碼器都已從整體式變為分離式。為了提高分離式編碼器的可靠性,從安裝方式上作了改進,已溶入電機的后軸承支承座的一體化設計。由于正弦波內插技術的采用,分辨率得到了很大的提高,從早期的210已發展到224—228 /每轉。這對于提高伺服電機的低速控制的穩定性 減少低速脈動有很大幫助。但對于提高位置控制的精度沒有直接效果。當然也有采用類似于螺距補償一樣的軟件補償,可以提高單圈的物理分辨率,從而實際提高定位控制的精度。這在分度轉臺機器人控制的使用中,可得到有效作用。也正是由于內插接技術的應用,使得旋轉編碼器也將會在嚴酷環境中的高精度伺服控制中得到更廣泛的應用。現在已有224/每轉分辨率的旋轉編碼器在伺服電機上的使用情況。編碼器目前的串行通訊省線制的方式,其通訊頻率還只能限于10M以下。隨著伺服控制的高分辨率、高精度、高響應的要求日益增強,編碼器通訊頻率的提高也將會是一個主要方向。

       最后,對于伺服驅動控制器來說,其發展方向借助于IT產業技術的發展,將會有更令人耳目一新的感覺。看一下如今的手機照相機等,其豐富多彩的各種功能不難想象有很多功能都是可以借鑒和移植到伺服驅動控制器上來的。

 從交流伺服電機的矢量控制技術本身來說已日趨完善普及。從實時操作系統的角度來看,它只是需要實時響應處理的一個功能模塊。由于控制器的多功能、智能化要求,大量的信號處理,適應控制需要的各種數學模型的建立與運行,網絡通訊等各個功能模塊將會在實時操作系統的統一調度和管理下得到正確可靠的運行。

 

       因此,下一代的伺服驅動控制器將會是一個集各種現代控制技術之大成的結晶,而并非是傳統意義上的功率放大器。

       現在已有國內的企業將WIFI的無線通訊技術用到了伺服控制的參數寫入 調整運行的監控等方面。USB的通訊技術觸摸屏顯示控制技術,現已經得到了應用。針對下一代的伺服驅動器的研發,已有不少企業正在考慮采用新一代手機所用的CPU和實時操作系統技術。大家都知道的傻瓜照相機技術,利用它外行人也能拍出很漂亮的照片。那么相信下一代的伺服驅動器一定也會帶有這種一鍵自整定的功能,伺服的應用會變得越來越普及。因為其調整調試非常方便。若客戶實在搞不定,就可以通過WIFI 讓生產廠家的售后服務人員遙控診斷并解決。


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