基于运动控制卡的高精度伺服系统探究

李惠强

（辽宁轨道交通职业学院，沈阳 110023）

在某些传动领域中，有必要使部分控制对象真正实现多种不同的运动控制功能。但比较单一的伺服控制模式，无论是站在位置伺服控制的角度还是站在速度伺服控制的角度，或是站在转钜伺服控制的角度，如若想要实现运动的具体控制，难度都较大，且很难实现。但被控对象在高精度位置控制的一个较基本的控制条件则是要具备有较高精度的执行机构。比如，永磁同步电机及伺服驱动器真正作为执行部件的具体交流伺服系统而使用比较低的成本就能获取很高的位置控制，同时，永磁同步电机和驱动用具亦有着位置伺服控制及速度伺服控制、转钜伺服控制等各种伺服控制系统具体控制模式的具体表现，所以，可以达到针对各种被控对象所具有的不同的运动控制的具体化要求。

1 位置/速度伺服控制模式的应用

某一个具体的实验中，针对4个单坐标平台尽最大可能实现较精确化的往返运动，同时，又要对其他4个滚筒实现具备连续性的迅速旋转运动。假如采用一些较单一的伺服控制模式，那么这种模式的使用同样较难实现，即便是实现，具体过程中也需要格外增加一些硬件设备，同时还要增加成本资金。因此，要同时将位置伺服控制模式和速度伺服控制模式合二为一使用。但针对控制单坐标平台的往返运动过程中所出现的电机具体使用的属于位置伺服控制模式，除此以外，控制滚筒也会连续地、持续地做迅速旋转运动，而该运动过程中电机使用的控制模式则是速度伺服控制系统。

2 系统的组成

该系统在位置以及速度多伺服控制模式方面体现，它所控制的硬件具体是由PC机、运动控制卡（由德国的MOVTEC公司所运行生产的DEC4T运动控制卡）和附带伺服驱动器的永磁同步伺服电机。其中，部分电机使用的是位置伺服控制系统，其具体的运作过程都是通过运动控制卡内部的信号在经过一番处理后又对伺服驱动器发出某种频率的脉冲和方向性指令，此时，运算后的输出电压信号则是伺服驱动器在针对伺服驱动器向运动控制卡发过来的信号通过PID来进行具体控制承担，这当中的产生力使电机依照或是根据与之相关的指令进行运转。

3 系统参数分析

通常位置伺服控制系统和速度伺服控制系统的运行模式中所采用的伺服电机和驱动器都是采用松下的MINsAA系列。而这当中的一些具体参数为：额定输出400W，额定转速3000r/nmin，另外，增量式编码器的分辨率为10000（单位为脉冲，即pulse），但单坐标平台中使用的均为滚珠丝杠螺距5mm。此外，为进一步确定位置伺服驱动器的控制下其电机的脉冲当量为δp，并且每个电脉冲负载中产生较具体的直线位移位置，那么就需要首先把驱动器的参数设定好：Pr46（第一指令脉冲分倍频分子）、Pr4A（指令脉冲分倍分子倍率）、Pr4B（指令脉冲分倍频率分母），该系统中所存在的设定参数则应该为Pr46=10000，Pr4A=3、Pr4B=10000。此外，我们把增量式的编码器的分辨率10000记成是F（单位为脉冲pulse），这时电机转一圈具体所需的脉冲数表示为f（单位为脉冲pulse），另外，电机转一圈具体需要的脉冲数则表示为f（单位为脉冲pulse），而这个时候，指令脉冲分倍频的分子Pr46和分子备率以及分母Pr4B都需要满足这一点。

因此，系统中电机具体转一圈所需的脉冲数一般都在（f）1250pulse，所以，也能从这中得到脉冲当量（δp）为0.004mm/p。而f=1250pulse，同时得到脉冲当量δp=0.004mm/p。处于速度伺服控制模式下的电机，它的驱动器的参数则为Pr02（控制模式的选择）应该将其设置为1（速度控制模式），Pr07（速度监视器的选择），然而，根据6V/额定转速即可得到，并且控制器的速度指令方向及比例结合相关参数可以做具体调整，本文中该系统对于控制滚筒旋转伺服电机的具体参数需要选择其出厂时的默认值。而以不断增加Pr11（第一速度环增益）的具体值，来促使电机不会产生比较异常的响声和振动，从而使得Pr12逐渐性减小（第一速度环积分时间常数），使超调以及失调能够降低到完全能够接受的程度。此外，速度指令的漂移则是具体通过参数Pr52的调整促使速度指令的输进控制为OV，那么，此时电机处于不转动状态。

本文控制系统中需要具体对伺服控制模式下的电机运行时间进行设定，与此同时，控制系统的单坐标平台丝杠行程大约为200mm，另外，运动设定的速度为50mm/s，同时兼并加速度设定应该为200s，据此，我们得到加速度和减速度的设定该各为0.25s，而加减速度的运行间隔则在25mm；然而，以50mm/s迅速间隔为150mm，具体的时间间隔则为150mm，在时间上应为3s，因此，控制系统的电机具体往返一次的时间基本控制在7s。假如需要设定电机的具体运行时间，则可以试图在具体控制程序中对具体执行次数进行设定，以此来对时间进行具体掌控。

4 结语

若想彻底实现驱动控制功能真正具有的多样化，以进一步促使运动控制系统具备高速度和高精度以及高效率、可靠性高的四位一体的高性能控制特点，伺服控制是最基础和最关键的一项技术内容。