Logotype ServoStar Gear ServoStar
📞 +7 (495) 144 53 46
@ spam@servostar.ru
  • О компании
  • Производители
  • Продукция
  • Отрасли
  • Статьи
  • Документация
  • Контакты
  • Функция Wake and Shake в сервоприводах Kollmorgen

    Одной из основных функций привода (сервоусилителя) бесщеточного серводвигателя является коммутация силовых фаз. Коммутацией силоых фаз называется текущий переход от одной обмотки двигателя к следующей обмотке. Только в случае правильного времени коммутации и правильного угла коммутации система сервопривода имеет правильную синхронизацию двигателя и управляющего напряжения с идеальной эффективностью и минимальной тепловой нагрузкой.

    Существуют различные возможности для оценки и настройки угла коммутации (параметр MPHASE)

    1. Если устройство обратной связи встроено в электродвигатель и обеспечивает абсолютное значение позиции за один оборот вы можете:

    • отрегулировать энкодер механически. С предустановленным параметром MPHASE = 0 двигатель работает. Эта процедура используется с серводвигателями АКМ с устройством обратной связи резольвер или энкодер;
    • вычислите угол коммутации один раз с помощью функции ZERO. Угол должен быть сохранен в сервоусилителе и будет использоваться при каждом запуске;
    • отрегулировать угол коммутации электронным способом. Угол коррекции сохраняется в энкодоре. Сервоусилитель работает с параметром MPHASE = 0.

    2. Сервомотор делает небольшое движение для оценки угла коммутации (Wake and shake, W & S). Может использоваться со всеми энкодерами (см. Multifeedback).

    3. Если при перезапуске положение двигателя всегда одинаково (линейная вертикальная ось), вы можете изменить угол коммутации, чтобы запустить двигатель без движения.

    4. С помощью специальной системы управления.

    Как подготовить линейный сервопривод к началу эксплуатации

    Линейные серводвигатели играют большую роль в прямых (без редукторных) серво системах. Но, для достижения высокого уровня производительности линейный сервопривод должен быть настроен и введен в эксплуатацию максимально правильно. Эта статья посвящена ключевым моментам выбора и настройке линейного серводвигателя в системе сервопривода.

    Система проводки и выбор кабеля. Обычно, линейный серводвигатель состоит из «магнитной дорожки» и движущийся катушки, «ползунка». Отсюда следует, что необходимо тщательно подходить к выбору кабеля, так как он перемещается вместе с «ползунком». (См. статью Конструкция линейного сервомотора серии ICH от Kollmorgen) Главные правила следующие – кабель должен быть гибким, должен иметь небольшой угол сгибания, должен быть заземлен и экранирован. Это относится к силовому кабелю, кабелю обратной связи и кабелю термистора.

    Первое включение в сеть. После того как двигатель установлен и подключен следует убедиться в том, что пиковые токи на ограничение выставлены правильно – имеют значение безопасного уровня. Так же убедитесь в наличии заглушек на концах рельсах. В случае если используются концевые выключатели, убедитесь, что они подключены и сервоусилитель видит и отрабатывает сигналы, приходящие с них. При высоких скоростях и емкой нагрузки катушка «ползунок» может слететь с линейных направляющих и нанести увечья оператору, а так же вызвать поломку оборудования.

    Продолжаем правильно настраивать наш сервопривод – создаем новый файл с параметрами и записываем в него данные серводвигателя. Параметры серводвигателя вносятся в данные мотора и помогают сервоусилителю правильно настраивать контуры регулирования. В сервоусилителях серии AKD имеется возможность выбрать параметры моторы с помощью встроенной базы серводвигателей во вкладке «Motor» Kollmorgen WorkBench

    В дополнение к основным параметрам мотора необходима внести параметры рабочей температуры и данные об устройстве обратной связи. ОЧЕНЬ ВАЖНО, что бы данные о разрешении устройства обратной связи были внесены правильно! В сервоусилителе AKD, разрешение определено тангажом магнита разделенным разрешением шифратора

    Первоначальное тестирование. Направление энкодера, правильность подключения силовых фаз, должны быть установленны и выбраны согласно схем подключения и монтажа. В сервоусилителях AKD имеется возможность протестировать правильность установленных параметров устройства обратной связи, монтажа, а так же определить правильность подключения силовых фаз используя ПО для настройки Kollmorgen WorkBench

    Финальные настройки. Теперь, когда значение энкодера выровнены с силовыми фазами сервомотора, а пиковые токи установлены в допустимых значениях воспользуемся функцией « wake and shake» (статья о данной функции появится на нашем сайте в ближайшее время) для завершения настройки сервосистемы. Сейчас мы можем начать передвижение ползунка вперед назад используя конечные выключатели, что бы убедиться в том, что все работает исправно, как и ожидалось. Настройка завершена! Вы можете продолжить настройку системы и оптимизировать производительность с вашего компьютера.

    Успешный ввод в эксплуатацию линейного двигателя обеспечит максимальную отдачу от вашей системы. Вы сможете достичь производительности и точности, которую вы ожидали используя решение на линейном серводвигателе.

    Устройства обратной связи – Делаем правильный выбор - Введение - Часть 1

    Критическим элементом любой серво системы является устройство обратной связи – именно с него и начинается сервопривод!

    Разберем небольшой пример: У меня есть лук и стрелы. Цель находится в 30 метрах от меня, я собираюсь поразить ее прямо в яблочко, но у меня нет с собой моих очков. Как думаете, будут ли мои старания успешны? Я думаю, что шансы стремятся к нулю. Но после того как я забрал свои очки и одел их, мои шансы поразить цель намного возросли.

    По сути, точность серво системы не напрямую зависит от датчика обратной связи серводвигателя. Погрешность в скорости и положении могут давать механические элементы, подключенные к валу сервомотора. Так же на точность позиционирования оказывают влияние электрические помехи и температура окружающей среды. Иногда такие погрешности приемлемы, но чаще всего это не так. Чаще всего от серводвигателей ожидают высокой точности и надежности больше, чем от других элементов системы позиционирования. Лучшим местом расположения устройства обратной связи было бы на самом нагрузочном элементе. Таким образом мы могли бы устранить ошибки от менее точных компонентов серво системы (муфта, редуктор, ременчатая передача и прочее). Но нужно помнить, что современные бесщеточные сервомоторы требуют обратной связи по положению для силовой, в следствии чего, располагать нагрузочный элемент следовало бы на самом валу серводвигателя.

    При использовании датчика обратной связи, встроенного в серводвигатель важно учитывать циклические и кумулятивные ошибки. Если эти ошибки не находятся в допустимых пределах, то нам придется добавить еще одно устройство обратной связи на саму нагрузку, что бы у нас получилась так называемая «полностью закрытая обратная связь».

    Рисунок 1. Примерная схема полностью закрытой системы обратной связи

    Серводвигатели с прямым приводом имеют преимущество в этом отношении. Они напрямую сопрягаются с нагрузкой исключая люфты и скручивание металла на валу или допустим муфте.

    Рисунок 2. Классический серводвигатель

    Рисунок 3. Серводвигатель с прямым приводом

    И так, сейчас мы имеем общее представление о важности устройств обратной связи. В следующей статье «Устройства обратной связи – Делаем правильный выбор - Часть 2 мы более подробно рассмотрим инкрементальные и абсолютные устройства обратной связи, а так же разберем датчики Холла, резольверы, синусоидальные датчики и другие устройства обратной связи, которые обычно используются для точного управления движением.

    Конструкция линейного сервомотора серии ICH от Kollmorgen

    Конструкция линейного сервомотора серии ICH от Kollmorgen
    1. Магнитный путь
    2. Катушка
    3. Датчик Холла (опция)
    4. Шкала обратной связи
    5. Сканер шкалы обратной связи
    6. Линейные направляющие
    7. Кабель
    8. Нагрузка

    Что такое MTBF (Средняя наработка на отказ).

    В английской литературе MTBF (Mean time between failures — среднее время между отказами) — среднее время между возникновениями отказов. Термин обычно касается работы оборудования. Единица размерности — час.

    Системы, связанные с обеспечением безопасности, можно условно подразделить на две категории:
    работающие в режиме низкой частоты запросов
    и в режиме высокой частоты запросов (непрерывно).

    IEC 61508 количественно определяет эту классификацию, устанавливая, что частота запросов на работу системы обеспечения безопасности не превышает одного раза в год в режиме низкой частоты запросов, и более раза в год в режиме высокой частоты запросов (непрерывной работы).
    Значение SIL для систем обеспечения безопасности с низкой частотой запросов непосредственно зависит от диапазонов порядков средней вероятности того, что она не сможет удовлетворительно выполнить свои функции по обеспечению безопасности по запросу, или, проще говоря, от вероятности отказа при запросе (PFD). Значение SIL для систем обеспечения безопасности, работающих в режиме высокой частоты запросов (непрерывно) непосредственно зависит от вероятности возникновения опасного отказа в час (PFH).

    PFD (Probability of Failure on Demand, Вероятность отказа при запросе) — средняя вероятность того, что система не выполнит свою функцию по запросу.
    PFH (Probability of Failure per Hour, Вероятность возникновения отказа за час) — вероятность возникновения в системе опасного отказа в течение часа.
    MTTR (Mean Time to Restoration, Среднее время до восстановления работоспособности) — среднее время, необходимое для восстановления нормальной работы после возникновения отказа.
    DC (Diagnostic Coverage, Диагностическое покрытие) — отношение количества обнаруженных отказов к общему числу отказов. В свою очередь, λ = частота отказов = 1/MTBF (для экспоненциального распределения отказов).

    Примеры расчетов
    Для устройства с технической характеристикой MTTF, равной 1 000 000 часов:
    • Для одного устройства:
      • Техническая характеристика MTTF устройства 1 000 000 часов
      • Расчётная вероятность отказа устройства для времени 1 000 000 часов (~114 лет) равна: 50,000 %
      • Расчётная вероятность отказа устройства для времени 100 000 часов (~11 лет) равна: 6,697 %
      • Расчётная вероятность отказа устройства для времени 87660 часов (10 лет) равна: 5,895 %
      • Расчётная вероятность отказа устройства для времени 43830 часов (5 лет) равна: 2,992 %
      • Расчётная вероятность отказа устройства для времени 8766 часов (1 год) равна: 0,606 %
    • Для двух устройств. Отказ хотя бы одного устройства:
      • Техническая характеристика MTTF устройства 1 000 000 часов
      • Расчётная вероятность отказа хотя бы одного из двух устройств для времени 1 000 000 часов (114 лет) равна: 75,000 %
      • Расчётная вероятность отказа хотя бы одного из двух устройств для времени 100 000 часов (~11 лет) равна: 12,945 %
      • Расчётная вероятность отказа хотя бы одного из двух устройств для времени 87660 часов (10 лет) равна: 11,443 %
      • Расчётная вероятность отказа хотя бы одного из двух устройств для времени 43830 часов (5 лет) равна: 5,895 %
      • Расчётная вероятность отказа хотя бы одного из двух устройств для времени 8766 часов (1 год) равна: 1,208 %
    • Для двух устройств. Отказ всех устройств:
      • Техническая характеристика MTTF устройства 1 000 000 часов
      • Расчётная вероятность отказа сразу 2 устройств для времени 1 000 000 часов (114 лет) равна: 25,000 %
      • Расчётная вероятность отказа сразу 2 устройств для времени 100 000 часов равна: 0,448 %
      • Расчётная вероятность отказа сразу 2 устройств для времени 87660 часов (~11 лет) (10 лет) равна: 0,348 %
      • Расчётная вероятность отказа сразу 2 устройств для времени 43830 часов (5 лет) равна: 0,09 %
      • Расчётная вероятность отказа сразу 2 устройств для времени 8766 часов (1 год) менее 0,0003 %
    • Для 10 устройств: Отказ хотя бы одного устройства:
      • Техническая характеристика MTTF устройства 1 000 000 часов
      • Расчётная вероятность отказа хотя бы одного из 10 устройств для времени 1 000 000 часов (114 лет) равна: 99,902 %
      • Расчётная вероятность отказа хотя бы одного из 10 устройств для времени 100 000 часов (~11 лет) равна: 50%
      • Расчётная вероятность отказа хотя бы одного из 10 устройств для времени 87660 часов (10 лет) равна: 45,535 %
      • Расчётная вероятность отказа хотя бы одного из 10 устройств для времени 43830 часов (5 лет) равна: 26,2 %
      • Расчётная вероятность отказа хотя бы одного из 10 устройств для времени 8766 часов (1 год) равна: 5,895 %
    • Для 100 устройств: Отказ хотя бы одного устройства:
      • Техническая характеристика MTTF устройства 1 000 000 часов
      • Расчётная вероятность отказа хотя бы одного из 100 устройств для времени 1 000 000 часов (114 лет) близка к 100 %
      • Расчётная вероятность отказа хотя бы одного из 100 устройств для времени 100 000 часов (~11 лет) равна: 99,902 %
      • Расчётная вероятность отказа хотя бы одного из 100 устройств для времени 87660 часов (10 лет) равна: 99,77 %
      • Расчётная вероятность отказа хотя бы одного из 100 устройств для времени 43830 часов (5 лет) равна: 95,207 %
      • Расчётная вероятность отказа хотя бы одного из 100 устройств для времени 8766 часов (1 год) равна: 45,535 %

    Что означает длина стека у шаговых двигателей.

    Давайте рассмотрим взаимосвязь между длиной стека и типоразмерами NEMA. Чем больше размер NEMA тем, больше крутящий момент мы получим на валу шагового двигателя. Но это не одномерный процесс: при заданном типа размере NEMA длина двигателя может увеличиваться приводя к увеличению крутящего момента.

    Что означает длина стека у шаговых двигателей.

    На следующем рисунке показан одиночный ротор с подшипниками.

    Что означает длина стека у шаговых двигателей.

    Для производства более длинных, а следовательно и более мощных шаговых двигателей, несколько роторов и статоров «сложены». Двигатели NEMA 17 (ниже) содержат один, два, три и четыре стека.

    Что означает длина стека у шаговых двигателей.

    В приведенной ниже таблице показан удерживающий крутящий момент (в Ньютонах) для двигателей различного типа размера и длины стека. Это позволяет инженерам иметь более гибкий инструмент при проектировании систем.

    Иногда уместно использование более длинный двигатель, а в других случаях выгоднее использовать более короткий двигатель с большим типоразмером. Высококачественные шаговые двигатели от Kollmorgen доступны во многих размерах и длинах стеков.

    Новые решения от PULS GmbH: экономичность при высокой надежности

    Источники питания на DIN-рейке семейства PIANO - простота без компромиссов.

    Серия PIANO PIC предназначена для решений, требующих источники питания на DIN-рейке и ориентированых на широкий спектр применения. Обеспечивает простоту без компромиссов со свойственными продукции PULS: эффективностью, большим сроком службы, высокой надежностью и малыми размерами.
    Линейка PIC ориентированных на устройства с потреблямым напряжением 24 В. и является уникальной для этого класса.
    Серия PIC представляет собой идеальное сочетание функциональных возможностей и высокого качества, не требуя при этом излишних затрат.

    На выходе
    • 24V / 5A, 10A или 20A
    • Мощность: 60 Вт, 90 Вт, 120 Вт, 240 Вт или 480 Вт
    • 1-фазный вход

    Основные преимущества

    Снижение системных затрат
    Серия PIC - это надежные и экономичные инвестиции для вашей системы. Фактическое приобретение - это только начало. С помощью серии PIC вы сократите свои системные расходы. Высокие показатели эффективности (от 90,5 до 95,7% при полной нагрузке) снижают потери тепла и затраты на электроэнергию для охлаждения системы.

    Увеличение времени безотказной работы

    Увеличенные значения MTBF (среднее время между отказами) до 1,72 миллиона часов подтверждают абсолютную надежность серии PIC. Источники питания оснащены светодиодом DC-OK, и они также могут сообщать сигнал DC-OK через контакт реле (кроме PIC120.242C).

    Гибкий выбор
    Линейка PIC предоставляет вам большую гибкость. Изделия отличаются очень тонкими деталями, что дает вам возможность выбирать только то, что вам действительно нужно. Например, если вы используете свои системы исключительно в Европе или Китае, вам не нужно платить за широкий диапазон входных напряжений.

    Механическая прочность
    Конструкция чистой платы и высококачественный корпус делают серии PIC устойчивыми к механическим ударам и вибрации. Легкая конструкция 350-810 г также уменьшает статическое напряжение на DIN-рейке.
    Все устройства также соответствуют классу V0 возгорания.

    Как работает шаговый двигатель (видео)

    Система RediMount™ Kollmorgen

    Система крепления RediMount™ обеспечивает быструю и безошибочную установку планетарных редукторов MICRON TRUE Planetary™ к практически всем серводвигателям, существующим на рынке.

    Использая систему RediMount™ вы получите следующие преимущества:

    Система RediMount™ используется для сопряжения с серводвигателем следующтх серий редукторо:

    Бесштоковые актуаторы Kollmorgen. Конструкция.

    Конструкция бесштокового актуатор с приводом ШВП

    Бесштоковый актуатор. Конструкция.

    1. Мотор
    2. Корпус подшипника
    3. Приводной ремень
    4. Подшипник тяги
    5. ШВП
    6. Гайка привода
    7. Магнит
    8. Блок подшипников
    9. Прокладки коретки
    10. Главный цилиндр
    11. Каретка
    12. Уплотнитель ролика 

    Конструкция бесштокового актуатор с ременным приводом

    Бесштоковый актуатор. Конструкция.

    1. Мотор
    2. Корпус подшипника
    3. Привод
    4. Шкив перемещения
    5. Ремень перемещения
    6. Уплотнитель каретки
    7. Отбойник
    8. Натяжитель ремня
    9. Гайка регулировки натяжителя
    10. Цилиндр
    11. Блок подшипников
    12. Уплотнитель ролика
    13. Магнит
    14. Каретка

    Сервоактуаторы Kollmorgen. Конструкция, особенности.

    Конструкция севоактуратора

    Сервоактуаторы. Конструкция, принцип действия, особенности.

    1. Мотор. В основном применяются шаговые или серводвигатели (безщеточные). Фланцовые размеры указываются производителем.
    2. Корпус подшипника.
    3. Привод ремня.
    4. Опорные подшипники.
    5. Ходовой винт.
    6. Гайка.
    7. Направляющая.
    8. Шток подшипника втулки.
    9. Очиститель нажимной трубы.
    10. Нажимная труба.
    11. Направляющий цилиндр.

     


    В каких случаях стоит применять двигатели DDR Kollmorgen

    Не секрет , что двигатели Direct Drive Rotary (DDR) или переводя на русский прямые двигатели имеют стоимость гораздо выше, чем обычные серводвигатели. Но есть решения в которых применение DDR оправдано реальными факторами .

    Что выбрать. Серводвигатель или шаговый двигатель.

    Для того , что бы понять, нужен нам серводвигатель или шаговый, рассмотрим характеристики , а так же достоинства и недостатки обоих.

    Рассмотрим преимущества шаговых двигателей пред серводвигателями:

    • Низкая стоимость
    • Фланцевые крепления стандарта NEMO
    • Варианты исполнения с невысоким крутящим моментом
    • Возможность использовать простые, недорогостоящие кабели

    Используют незамкнутый контур системы управления (open loop), что позволяет легко интегрировать их в мехатроннные системы 

    Что выбрать? Серводвигатель или шаговый двигатель?

    В большинстве случаев применение шагового или серво двигателя продиктовано закономерностями. Например , шаговые двигатели в основном рассчитаны для использования когда необходимо выполнить два требования: высокий крутящий момент на ускорении и/или торможении или пиковый крутящий момент при старте. 

    В отличии от этого, серводвигатель , как правило, применяются в случае необходимости поддержания конкретной скорости и вращающего момента , удержания момента , и при необходимости полного контроля движением.

    В общем, если система требует высокой пропускной способности, высокой скорости и точности коррекции нарушения, с или без жесткой координации между осями, серводвигатели являются лучшим вариантом. Если же задание перемещения (точка-точка) не требует высокой точности поддержания  скорости и момента  шаговые двигатели являются лучшим вариантом.

    Ниже представлена характеристика скорости-момента для серводвигателей и шаговых двигателей одинаковой производительности. Как мы можем видеть, шаговые двигатели выдает больший крутящий момент на низких скоростях, однако серводвигатель поддерживает заданый момент на всем диапазоне скоростей .

    Что выбрать? Серводвигатель или шаговый двигатель?

    Еще одним преимуществом шаговых двигателей можно назвать их простоту в проектировании и эксплуатации, так как они не имею сложных схем и алгоритмов управления обратной связью.

    Приводы шаговых двигателей.

    Новые методы проектирования улучшили производительность усилителей для шаговых двигателей за счет: встроенной обратной связи, в конце -шаг демпфирования (снижение время установления сигнала при максимальной точности), плавный пуск (для уменьшения рывка при включении питания), анти -резонансных режимов (для оптимизации крутящего момента, стабильности и уменьшения шума - звуковое или иное), ток холостого хода снижен (МКС - снижает нагрев двигателя при остановке) и легко контролировать Режимы работы «полный шаг», «полшага», и «микрошаговый».

    Сервосистема на базе серводвигателя

    Серводвигатели имеют ряд преимуществ перед шаговыми двигателями. Они могут генерировать высокий крутящий момент во всем диапазоне заявленных скоростей, так же они работают с более высоким диапазоном напряжения. Реакция на изменение момента у них так же гораздо выше. Имеют небольшие габаритные размеры. 

    Что выбрать? Серводвигатель или шаговый двигатель?

    Привода (усилители) для серводвигателей.

    Настоящей проблемой для разработчиков и наладчиков сервосистем являлась настройка коэффициентов регулирования положения /скорости, соотношение инерции масс, определение параметров двигателя и др. К счастью, большинство современных сервоприводов обладают функциями автонастройки и обеспечивают легкий и быстрый ввод в эксплуатацию. В добавок к этому, имеется комплексное программное обеспечение для настройки и ввода параметров в сервопривод, которое в большинстве случаев распространенно бесплатно и его можно запросто скачать в сети.

    Сравнение момента и скорости.

    Хотя серводвигатели и предназначены для работы на высоких скоростях , при правильной настройке, они могут отрабатывать режимы до 1 об/мин имея при этом очень хорошие показатели. Что же касается шаговых двигателей, то при применении их в системах со скоростями не превышающих 1000 об/мин было бы наиболее экономически оправданным. Однако, при скоростях свыше 1000об/мин у шаговых двигателей крутящий момент начинает падать. Что выбрать? Серводвигатель или шаговый двигатель?

    На низких скоростях >15 об/мин или в режиме удержания момента при нулевой скорости , шаговые двигатели, особенно с большим ротором, могут создать больший крутящий момент , чем серводвигатели того же  типоразмера.   В отличие от них прямые серводвигатели DDR с высокими разрешающими способностями энкодера имеют ряд преимуществ по точности при работе на скоростях около 1000 об/мин при этом не требуя дополнительных механических устройств таких как редуктор.

    Итоговая таблица


    Что выбрать? Серводвигатель или шаговый двигатель?


    Типы исполнения валов серводвигателей

    Типы исполнения валов серводвигателей

    Теория управления с обратной связью. Линейные системы.

    В любой системе, если существует линейная связь между двумя переменными, то говорят, что она является линейной системы.

    Пример: уравнение y=Kx (1) представляет собой систему линейных уровнений. Это означает, что если K – константа то отношение между двумя переменными x и у находится в линейной зависимости. 

    Теория управления с обратной связью. Линейные системы.(2)

    где: n и m – порядок дефиринциальных уровнений, an bn – константы, и n>m

    Любая другая форма уровнений называется нелинейной системой.

    Пример 1.

    Эквивалентная схема DC серводвигателя представленна ниже 

    Теория управления с обратной связью. Линейные системы.

    Уровнение для этой схемы можно представить как 

    Теория управления с обратной связью. Линейные системы.(3)

    где: Vi, I,  ωm – входное напряжение, ток и угловая скорость. R и L сопротивление и индуктивность. Это уровнение демонстрирует нам линейную систему, где  ωвыходня переменная , а Vi представляет собой входное напряжение.

    Для DC серво мотора мы можем записать

    Теория управления с обратной связью. Линейные системы.(4)

    Теория управления с обратной связью. Линейные системы.(5)

    где: Kt, J крутящий момент и момент инерции ротора

    Исключим T для уровнения (4) и (5) и подставим для I в уровнении (3) и получим 

    Теория управления с обратной связью. Линейные системы.(6)

    Уровнение представляет собой линейную дифференциальную систему, Vi – называется входная переменная, ω– называется выходной переменной. Уравнение (6) может быть решено с для ωm с точки зрения входной переменной. В таком случае мв неучитываем внешний момент воздействующий на мотор. Если рассматривать внешний крутящий момент , то придется оперировать двумя входными переменными и одной выходной. 


    Нехитрые цифры. Часть 2. Расчет момента инерции для линейного и вращательного движения.

    Для расчет разгона и торможения привода необходимо учитывать все моменты инерции, приводя их к валу двигателя. Согласно закону сохранения энергии все передаточные числа возводятся в квадрат. 

    Внешний момент инерции

    Нехитрые цифры. Часть 2. Расчет момента инерции.

    где:

    • J- момент инерции нагрузки
    • Jx – внешний момент инерции, приведенный к валу двигателя
    • iT – полное передаточное число 

    Для вращательного движения 

    Нехитрые цифры. Часть 2. Расчет момента инерции.

    где:

    • n – частота вращения с учетом пердаточного числа 
    • nM – частота вращения двигателя

    Для линейного движения

    Нехитрые цифры. Часть 2. Расчет момента инерции.

    Формулы для расчета момента инерции типичных вращающихся тел приведены ниже 

    Круглое кольцо, полый тонкостенный цилиндр (перепендикулярно плоскости кольца)

    Нехитрые цифры. Часть 2. Расчет момента инерции для линейного и вращательного движения.

      Сплошной цилидр (продольная ось) 

    Нехитрые цифры. Часть 2. Расчет момента инерции для линейного и вращательного движения.

    Полый цилиндр, толстостенный (продольная ось)

    Нехитрые цифры. Часть 2. Расчет момента инерции для линейного и вращательного движения.

    Круглый диск (перпендикулярно плоскости диска) 

    Нехитрые цифры. Часть 2. Расчет момента инерции для линейного и вращательного движения.

    Круглый диск (ось симетрии в плоскости диска) 

    Нехитрые цифры. Часть 2. Расчет момента инерции для линейного и вращательного движения.

    Шар (через центр) 

    Нехитрые цифры. Часть 2. Расчет момента инерции для линейного и вращательного движения.

    Сфера (через центр) 

    Нехитрые цифры. Часть 2. Расчет момента инерции для линейного и вращательного движения.

    Стержень тонкий длина L (перпендикулярно стержню, в середине)

    Нехитрые цифры. Часть 2. Расчет момента инерции для линейного и вращательного движения.


    Полый диск со смещенной относительно центра осью вращения

    Нехитрые цифры. Часть 2. Расчет момента инерции для линейного и вращательного движения.




    Нехитрые цифры. Часть 1. Линейное и вращательное движение.

    У многих новичков, да и специалистов часто возникают вопросы как выбрать? Что выбрать? Обосновать?!  В данных статьях мы постараемся разъяснить основные вопросы связанные с подбором сервосистем. 

    Начнем с начала.

    Основными видами движения в работах сервосистем является линейное (ПТО и транспортные узлы) и вращательное движение (поворотный стол, поворот антенн) 

    Нехитрые цифры. Часть 1. Линейное и вращательное движение.

    Формулы для расчета прямолинейного движения

    Нехитрые цифры. Часть 1. Линейное и вращательное движение.

    Формулы для расчет вращательного движения 

    Нехитрые цифры. Часть 1. Линейное и вращательное движение.

    Пересчет линейного движения во вращательное 

    Нехитрые цифры. Часть 1. Линейное и вращательное движение.

    Обратная связь. ComCoder

    Датчик обратной связи под названием ComCoder сочетает в себе две комбинации выходных сигналов:

    • Сигнал по типу 5V TTL или 24V

    • Синусоидальный трехфазный сигнал


    Преимущества использования ComCoder:


    • Разрешение выше чем у резольвера
    • Обычно лучшее соотношение цена производительность

    Недостатки использования ComCoder:

    • Технология не спытана в России 

    Обратная связь. Применение резольвера + видео

    Резольвер или по другому вращающийся трансформатор представляет собой две неподвижные обмотки статора расположенные под углом 90 градусов относительно друг друга и обмотку ротора. На ротор поступает синусоидальное напряжение переменного тока.

    Обратная связь. Применение резольвера.

    Напряжение индукции в S1 и S2 (амплитуды) зависит от угла поворота ротора и представляет собой Sin и Cos.

    Обратная связь. Применение резольвера. 

    Угол поворота ротора расчитывается изходя из амплитуд a1 и a  по формуле α=arctan (a1/a2).

    Бывают двух и четырех полюсные.

    Применяется во многих процессах. Имеет высокую надежность и прочную конструкцию. Практически не подвержен износу. 

    Функциональные возможности современного сервопривода

    Современный сервопривод представляет собой сложное интеллектуальное устройство. Помимо задач движения, выполняемых с помощью современных методов с высокой точностью, сервоприводы выполняют множество вспомогательных задач: контроль силовых токов, регулировка напряжения питания в динамических режимах, контроль температуры двигателя и системы управления, отслеживание аварийных ситуаций и адекватная реакция на них. Именно наличие таких функций увеличивает надежность и срок службы приводов и систем, построенных на их основе, уменьшает эксплуатационные расходы, упрощает пусконаладочные работы. Данная статья содержит обзор функциональных возможностей современных сервоприводов.

    Современный сервопривод представляет собой многосенсорное интеллектуальное устройство. Как правило, в состав привода входят следующие датчики:

    Датчик позиции — квадратурный или синусный энкодер. Он используется в контуре позиционирования, для расчета текущей скорости вращения, а также при вычислении электрического угла в алгоритме векторного управления.
    Датчики токов в обмотках двигателя обеспечивают замкнутое регулирование контура тока. Замкнутое регулирование обеспечивает высокие динамические характеристики привода, и увеличивают надежность сервопривода.
    Датчик короткого замыкания. Данный датчик, по сути, представляет собой релейный датчик тока привода. Отличительной особенностью от обычного датчика тока является его быстродействие. Датчик предназначен для мгновенного отключения обмоток от силового напряжения в случае пробоя обмоток, короткого замыкания силового напряжения на землю, выхода из строя силовых ключей системы управления и в других аварийных ситуациях.
    Датчики температуры двигателя и системы управления предотвращают перегрев привода.
    Датчик напряжения питания двига теля. С помощью данного датчика система управления обеспечивает безопасное торможение. Известно, что при торможении двигатель переходит в генераторный режим, в результате резкого торможения большой инерционной нагрузки привод вырабатывает большую величину энергии.Часть выработанной приводом энергии поглощается накопительными емкостями блока питания, однако большая ее часть передается в сеть, повышая напряжение питания (Рис. 1). Повышение напряжения, в свою очередь, может привести к выходу из строя, как самого привода, так и внешнего оборудования, использующего ту же сеть питания. Поэтому современный привод при торможении отслеживает текущее напряжение и в случае превышения заданного значения переходит в режим стабилизации напряжения. Для этого, как правило, используются тормозные резисторы со схемой управления, которые гасят на себе лишнюю выработанную двигателем энергию.

    Функциональные возможности современного сервопривода

    Рис. 1. Поведение напряжения при резком торможении двигателя.

    Одним из ключевых аспектов системной интеграции, который учитывают интеграторы, это время установки и наладки готовой системы. Важнейшие качества, которыми должен обладать каждый узел в целевой системе — это простота согласования устройств, простота их настройки и возможность сквозного анализа работы всех узлов.

    В недалеком прошлом приводы получали задание на управление по скорости от контроллера верхнего уровня по аналоговому интерфейсу ±10В. Несмотря на явные недостатки данных интерфейсов, к которым можно отнести ограничение длинны кабеля управления, влияние помех на качество управления, усложнение кабельной топологии, отсутствие диагностики и пр., современные сервоприводы, как правило, имеют подобные интерфейсы для обратной совместимости. Однако заслуженную популярность приобрели цифровые линии связи, которые в рамках одной шины могут предоставить возможность объединять множество устройств и передавать не только данные управления, но и сигналы обратной связи датчиков, расположенных в приводах, передавать диагностическую информацию о состоянии привода, позволяют создавать полноценную распределенную систему. Преимущества такого подхода очевидны: увеличение надежности, простота монтажа, улучшение качества управления, увеличение расстояния между узлами. На сегодняшний день в мире существует множество стандартных интерфейсов, такие как CANOpen, ProfiBUS, EtherCAT, Sercos, PowerLink и другие. При выборе приводов с данными стандартами системный интегратор может быть уверен, что устройства даже разных производителей в состоянии взаимодействовать между собой без промежуточных шлюзов, поскольку и транспортный уровень данных протоколов, и прикладной строго унифицирован.

    Второй аспект системной интеграции — это настройка и мониторинг системы. Для решения данной задачи в комплект с приводом поставляется дополнительное программное обеспечение, с помощью которого пользователь может выбрать и настроить требуемые режимы работы привода, а также выполнить анализ качества настройки. Для целей анализа во многие сервоприводы входит программный осциллограф, который позволяет пользователю анализировать динамические параметры привода в процессе выполнения рабочих циклов. В качестве анализируемых данных могут выступать: токи, протекающие в обмотках двигателя, напряжение питания, скорость вращения, текущая позиция и т.п.

    Программный осциллограф сервопривода разделен на две части:

    первая часть, входящая в состав самого привода, которая выполняет захват и накопление данных, а также может подавать на привод тестовые воздействия (например, приращение скорости для анализа качества настройки контура скорости и тока).
    вторая часть, расположенная на компьютере, выполняет прием и графическое отображение параметров.

    Как правило, осциллографы могут работать в двух режимах, в непрерывном режиме и в режиме с накоплением. В непрерывном режиме, привод с заданной частотой передает в ПК текущие значения требуемых параметров. Данный режим позволяет анализировать относительно медленные процессы, например, изменение позиции, скорости, что связано с ограниченной пропускной способностью канала связи и невысоким быстродействием графических компонент установленных на ПК. Второй режим отличается высоким разрешением по времени и позволяет анализировать такие параметры как токи обмоток, параметры управляющего ШИМ сигнала, так и специфические внутренние параметры сервопривода. Высокое разрешение обеспечивается за счет буферизации накопленной информации с последующей передачей данных после завершения эксперимента.

    Например, программное обеспечение Мотомастер, входящее в комплект поставки сервоприводов серии СПШ10, поставляемых компанией ЗАО «Сервотехника» (Рис. 2), позволяет анализировать до трех параметров в режиме реального времени с разрешением до 25 мкс. При этом существует возможность одновременного съема информации с нескольких приводов, таким образом, позволяя пользователю анализировать поведение всей системы.

    Функциональные возможности современного сервопривода

    Рис. 2. Окно осциллографа программы Мотомастер

    Кроме сбора информации о состоянии привода, о возникших системных событиях, сервоприводы позволяют провести полную диагностику и быстрое устранение неисправностей, возникших в процессе работы. Как правило, такие приводы имеют энергонезависимую память, в которую записывают историю работы привода, которая заметно упрощает поиск неисправностей.

    Помимо встроенных датчиков приводы в состоянии обрабатывать внешние датчики, которые могут выдавать информацию в цифровом и аналоговом виде. Например, при работе приводов в составе таких систем, как координатные столы и манипуляторы, у механической системы имеются ограничения крайних позиций. Как правило, для предотвращения аварийных ситуаций такие системы оснащены концевыми датчиками или датчиками выхода из рабочей зоны. Современный сервопривод имеет цифровые входы, которые могут использоваться для ввода информации с данных датчиков. При этом система управления отслеживает аварийную ситуацию, которая может возникать при выходе из строя системы управления верхнего уровня или потери связи с ней. Схем реакции на возникновение данного события может быть множество.

    Повышенную гибкость современным сервоприводам придает дополнительный программный компонент – программируемый логический контроллер (ПЛК). ПЛК представляет собой интерпретатор программ пользователя, которые сохраняются в энергонезависимой памяти самого привода. Например, в сервоприводах серии СПШ10 обеспечивается высокая гибкость обработки концевых и других датчиков, т.к. схема обработки определяется пользовательской программой. Один из возможных алгоритмов обработки описывается в примере №1.

    Функциональные возможности современного сервопривода

    Аналогично сервоприводы обрабатывают аналоговые датчики, в качестве которых могут выступать датчики уровня жидкости, датчики давления и пр.

    Кроме того, с помощью встроенного ПЛК можно реализовать: управление внешним оборудованием с помощью портов вывода, обмениваться сообщениями между приводами по цифровым шинам, такими как CAN. Данные возможности позволяют разрабатывать распределенные системы и при этом, в ряде случаев, обойтись без использования Пример №2. Программа позиционирования внешних контроллеров верхнего уровня. Одна из интересных особенностей, заложенных в функционал привода серии СПШ10, это наличие таблицы данных размером 1500 32х битных значений, расположенного в энергонезависимой памяти системы управления. Данный массив доступен программам пользователя и может быть использован произвольно. Например, выполнять позиционирование рабочего органа в заданных точках, что проиллюстрировано в примере №2.

    Функциональные возможности современного сервопривода

    При этом формирование таблицы может осуществляться как с помощью записи из ПК, так и в режиме обучения. В режиме обучения инженер выполняет последовательное позиционирование привода в заданные позиции (с помощью джойстика или с помощью ручного перемещения рабочего органа), механизма осуществляется по заранее сфори запоминает позицию с помощью подачи мированной сложной траектории движения. импульса на порт ввода привода (например, Данная функция очень удобна при использос помощью кнопки). При этом одновременно вании в таких системах как вращающийся может программировать сколь угодно много нож, «летающие» ножницы, упаковочные приводов, запоминая, таким образом, двух, автоматы, автоматы равномерной намотки трех и более мерную позицию рабочего ор-троса на барабан и множестве других. гана. Уменьшение износа, как самого привода,

    При этом формирование таблицы может осуществляться как с помощью записи из ПК, так и в режиме обучения. В режиме обучения инженер выполняет последовательное позиционирование привода в заданные позиции (с помощью джойстика или с помощью ручного перемещения рабочего органа), и запоминает позицию с помощью подачи импульса на порт ввода привода (например, с помощью кнопки). При этом одновременно может программировать сколь угодно много приводов, запоминая, таким образом, двух, трех и более мерную позицию рабочего органа. Следует заметить, что классическая архитектура для решения таких задач предполагает, помимо приводов, наличие контроллера верхнего уровня, который формирует траектории движения для каждого из привода.

    Более продвинутым вариантом синхронизации осей является CAM функция или так называемый «электронный кулачек», которая поддерживается в приводах компаний Control Technics, Bosh Rexroth, Siemens. Один из приводов выступает в роли мастера, который передает свою текущую позицию оставшимся приводам. Остальные приводы табличным методом определяют соответствие между позицией мастера и своей позиции. При этом каждый ведомый привод выполняет требуемую интерполяцию (линейную, круговую и сплайн интерполяцию) при движении из точки в точку. В результате движение исполнительного механизма осуществляется по заранее сформированной сложной траектории движения. Данная функция очень удобна при использовании в таких системах как вращающийся нож, «летающие» ножницы, упаковочные автоматы, автоматы равномерной намотки троса на барабан и множестве других. Уменьшение износа, как самого привода, так и исполнительного механизма, приводимого в движение сервоприводом обеспечивается за счет наличия внутреннего интерполятора, который реализует функцию плавного разгона и торможения. Данная функция обеспечивает управление ускорением сервопривода. При этом переход в целевую позицию может выполняться как показано на Рис. 3.

    Функциональные возможности современного сервопривода

    Рис. 3. График скорости при использовании функции плавного разгона и торможения.

    В последних версиях многих сервоприводов все чаще появляется дополнительная особенность внутреннего интерполятора контроллера – так называемая s-кривая разгона и торможения. Данная функция реализована в приводах компании Control Technics, в приводах серии СПШ10. Данная функция обеспечивает плавное изменение ускорения, т.е. контролирует вторую производную скорости, т.е. рывок. При этом графики изменения скорости и ускорения привода выглядят, как показано на Рис. 4. Реализация данной функции стала возможна только благодаря развитию специализированных сигнальных процессоров с большой вычислительной мощностью, т.к. для выполнения расчета точки начала останова необходимо решать сложную систему уравнений с частотой 500-2000 Гц.

    Функциональные возможности современного сервопривода

    Рис. 4. График скорости при использовании s-кривой.

    Наличие такой функции в большей степени снижает износ механической системы с одной стороны и увеличивает быстродействие системы с другой. Рассмотрим подробнее переходный процесс, происходящий в системе, из состояния покоя. Для примера возьмем обычный линейный модуль, реализованный на базе шарико-винтовой передачи (ШВП). В начальный момент вращения привод осуществляет поворот каретки ШВП, при этом из-за наличия люфта некоторый угол поворота каретка не касается винта. По завершению прохождения люфтовой зоны каретка на скорости стыкуется с винтом, в результате происходит механический удар, который уменьшает срок службы передачи. Поэтому инженеры-технологи настраивают ускорение приводов таким образом, чтобы в момент удара скорость вращения было минимальной. Однако, после выхода системы в нормальную зону движения, ускорение желательно увеличить, чтобы выполнить переход в заданную позицию максимально быстро, чтобы повысить производительность системы. Аналогично можно описать и процесс торможения или стабилизации скорости, при которых инерция массы винта и полезной нагрузки приводит к тому, что винт «обгоняет» каретку и, пройдя люфтовую зону, врежется в каретку. Решением данной задачи является введение ограничения рывка, т.е. управление ускорением в момент старта, останова и стабилизации скорости. В результате, рассогласование скоростей между кареткой и винтом в момент контакта становится минимальна, что снижает износ ШВП. С другой стороны после перехода в нормальный режим движения ускорение можно плавно увеличить до величины допустимой данной ШВП. В результате скорость выполнения переходного процесса заметно возрастает без увеличения износа оборудования.

    Современные сервоприводы отнюдь не ограничиваются перечисленными функциональными возможностями. Кроме того, можно с уверенностью сказать, что вслед за развитием микроэлектроники, появлением новых методов управления, новых технологий связи, будет не только увеличиваться точность и скорость отработки задающего воздействия, но и расширяться их функциональные возможности.

    Нужна ли сервосистема или нет.

    Вы действительно нуждаетесь в сервосистеме? Возможно асинхронный двигатель с устройством обратной cвязи может предложить более эффективное решение для специфических задач? Пристальный взгляд на описание и рабочие характеристики серво и асинхронных двигателей может заставить задуматься.

    Сервопривод – это не только двигатель. Это система управления движением с замкнутый контуром, состоящая из контроллера, привода, двигателя и устройства обратной связи, обычно оптического или магнитного инкодера. Замешательство начинается, когда производитель моторов начинает продвигать серводвигатель.

    “Двигатель сервосистемы”- синхронная машина с постоянными магнитами (ПМ), представленная щеточным или бесщеточным двигателем с ПМ. Они имеет определенные рабочие характеристики, выделяющие его среди других типов моторов. Синхронный двигатель с постоянным магнитом имеет очень высокий пиковый и непрерывный вращающий моменты, и используется для приведения в движение сервосистемы с высоким ускорением и замедлением в устройствах высокоточного позиционирования. Вращающий момент прямо пропорционален току на входе. Скорость вращения вала электродвигателя напрямую зависит от входного напряжения. Чем выше входное напряжение, тем выше скорость двигателя. Функция вращающий момент-скорость линейна Система постоянных магнитов непосредственно примыкает к воздушному зазору двигателя. В бесщеточной конфигураций двигателя с ПМ, две взаимодействующие магнитные системы, вращающийся ротор (с соединенными постоянными магнитами) и неподвижная обмотка статора, взаимодействуя, создают момент двигателя и вращение. Трехфазное поле статора запитывается последовательно, и ротор с ПМ синхронно следует за вращающимся полем статора Специальное электронное коммутирующее устройство используется для определения положения ротора, и запитки обмоток статора. Бесщеточный двигатель с ПМ имеет ряд преимуществ перед любым другим типом двигателя для систем точного позиционирования, за исключением большинства задач для автомобильной промышленности и систем использующих очень большие двигатели. Бесщеточный двигатель с ПМ является только двигателем сервосистемы в случае использования в системах с обратной связью по моменту, скорости или положению. Асинхронный двигатель имеет аналогичный бесщеточному двигателю статор, и абсолютно другую конструкцию ротора. Ротор асинхронного двигателя с беличьей клеткой состоит из ряда проводящих алюминиевых или медных шин, уложенных в пазы ротора и соединенных накоротко кольцом. Эти короткозамкнутые стержни ротора магнитно взаимодействуют с вращающимся полем статора и индуцируют поле ротора, которое взаимодействует с полем статора, вращая ротор. Существует небольшая разность между синхронным полем статора, медленным полем ротора и фактической скоростью ротора. Эта разность скоростей называется скольжением. Частота тока на входе определяет скорость вращения двигателя. Например, на 60 гц, в зависимости от значения скольжения, двухполюсный двигателя переменного тока без нагрузки вращается с частотой 3600 оборотов в минуту, а четырехполюсный двигателей переменного тока, 1800 оборотов в минуту. С ростом момента на валу, скольжение увеличивается и скорость падает. Асинхронный двигатель переменного тока развивает больший вращающий момента за счет уменьшения скорости, пока нагрузка не приближается к точке пробоя, когда скорость двигателя внезапно понижается до ноля. Особенность работы двигателя переменного тока -небольшой вращающий момент при запуске, поэтому при старте двигателя необходимо снимать нагрузку. Вызванные такой зависимостью момент-скорость ограничения были преодолены созданием в 80-х годах прошлого века инверторного электронного привода. Способность инвертора менять и напряжение и частоту, используя приводы с регулируемой или переменной скоростью, изменила форму кривой момент-скорость, позволив асинхронным двигателей переменного тока стать лидерами при решения задач быстродействия.

    Системы управления скоростью и позиционирования сегодня: продолжающееся развитие высокоэффективных приводов привело к тому, что бесщеточный и асинхронный двигатель переменного тока на равных конкурируют в различных областях , однако бесщеточный двигатель продолжает доминировать в системах высокоточного позиционирования. Бесщеточные двигатели с ПМ успешно конкурируют заводских условиях с щеточными двигателями постоянного тока при решении задач регулирования частоты вращения для нагрузок от 1 киловатта (1.37 л.с) и меньше. Как выбрать: асинхронные двигатели переменного тока теперь создаются не только для решений гарантирующих низкую инерционностью и быструю ответную реакцию по ускорением. Они лидируют в большинстве приложений с нагрузкой от 100 ватт до 1 мегаватта. Используйте бесщеточный двигатель с ПМ в сервосистемах позиционирования для нагрузок не более 50 киловатт (67 л.с.). Машины с магнитной индукцией- для систем с постоянной или переменной скоростью. Совместное использование встречается достаточно редко. Двигатели других типов продолжают подавать надежды, но пока без успеха аналогичного всеми признанному асинхронному двигателю переменного тока или многообещающему бесщеточному двигателю с постоянными магнитами.

    Оригинал статьи http://www.controlengrussia.com/innovatsii/nuzhna-li-servosistema-ili-net/ 

    Как работают системы измерения расстояния (видео)

    Технология встроенных магнитов в бесщеточных серводвигателях

    Синхронные двигатели с постоянными магнитами (бесщеточные серводвигатели) построены на основе намагниченного ротора, вращающегося в магнитном поле и создающего необходимый крутящий момент. Как правило, магниты располагают на внешней поверхности ротора, чем обеспечивается простота конструкции, хорошие динамические характеристики во многих задачах и сравнительно низкая стоимость. Отсюда название – двигатели с поверхностными постоянными магнитами (surface permanent magnet, SPM).

    Существуют две модификации роторов со встроенными магнитами, которые устанавливаются в бесщеточных двигателях серии „Goldline” компании Danaher Motion: среднеинерционные роторы (серии M) с увеличивающим момент инерции цилиндром показаны на рисунке, и малоинерционные (серии В, на рисунке не показаны). К дополнительному оборудованию относится система водяного охлаждения, позволяющая достичь уровня мощности свыше 70 л. с.

    Для создания бесщеточных двигаелей большей мощности существует другая технология, основанная на использовании встроенных постоянных магнитов (interior permanent magnet, IPM). Ее также называют технологией внутренних, утопленных или скрытых магнитов. Вне зависимости от названия идея одна – располагать магниты непосредственно внутри ротора, чтобы увеличить скорость и крутящий момент, а также улучшить другие характеристики. В данной статье используется название „встроенные магниты”.

    Форма и особенности магнитной конфигурации ротора со встроенными магнитами приводят к возникновению момента магнитного сопротивления и к увеличению плотности потока поля. Этот дополнительный момент может увеличить выходную мощность, но для этого требуется более сложный сервоусилитель и алгоритм управления. Особая форма ротора упрощает использование не имеющих датчиков систем обратной связи, если этого требует задача.

    Одно из самых очевидных преимуществ встраивания магнитов состоит в уменьшении диаметра ротора и, как следствие, в уменьшении момента инерции. Пол Вебстер (Paul Webster), менеджер по сервосистемам в компании GE Fanuc, обращает внимание на высокую скорость и ускорение двигателей со встроенными редкоземельными магнитами, например Nd-Fe-B. „Технология встроенных в ротор магнитов позволяет оптимизировать форму сердечника статора, чтобы добиться строго синуоидального распределения магнитного поля. Благодаря встроенным магнитам также ослабляется магнитное насыщение, возникающее из-за реакции якоря”, – утверждает Вебстер.

    Еще одно преимущество технологии встроенных магнитов – механически прочный, хорошо сбалансированный ротор. По словам Вебстера, встроенные магниты не могут сломаться или отлететь, поэтому не стоит опасаться повреждений ротора и/или подшипников при высоких скоростях вращения. „Действительно, среднее время безотказной работы двигателей последней линейки GE Fanuc Alpha достигло впечатляющего значения в 1,4 миллиона часов”, – утверждает он.

    Технология встроенных магнитов в бесщеточных серводвигателях

    Такие конструкции, уменьшающие момент от помех поля в момент трогания и улучшающие плавность подачи, компания GE Fanuc реализует в своих серводвигателях для станков с ЧПУ. Ассиметричное периферийное расположение открытых ферритовых магнитов (А) используется, когда для стабильной работы необходима значительная инерционность. В более компактной конструкции со сборным ротором (В) применяются редкоземельные магниты, благодаря чему достигается высокая скорость и ускорение

    По словам Вебстера, крутящий момент, вызванный помехами поля в момент трогания, составляет в IPMдвигателях всего 0,05% от номинального момента, что значительно лучше, чем при использовании технологии поверхностных магнитов. В основном, эти двигатели используются в станках с ЧПУ, где требуется высокая точность и высокая скорость подачи. Высокая точность станка обеспечивается, благодаря низкому уровню момента, вызванного помехами в момент трогания.

    Ли Стивенс (Lee Stephens), системный инженер в компании Danaher Motion, отмечает, что практически все бесщеточные серводвигатели построены на базе вращающихся постоянных магнитов, расположенных либо на поверхности ротора, либо внутри него. „Встроенные магниты создают поле с подходящей двигателям высокой мощности геометрией”, – считает Стивенс.

    По словам Стивенса, технология поерхностных магнитов упрощает конструкцию. Заранее заготовленные магниты, предназначенные для создания поля в двигателе, просто „приклеиваются” к сердечнику ротора. Технология SPM экономична, особенно в маломощных системах, подобных модели NEMA 34 или более компактным двигателям. Технология встроенных постоянных магнитов предлагает сделать магниты частью структуры ротора. „IPM – это когда магниты и ротор являются одним целым”, – отмечает Стивенс. В то же время мощность и плотность потока магнитного поля взаимосвязаны.

    „Размещенные на поверхности магниты могут создавать быстро меняющееся магнитное поле, благодаря чему достигается высокая скорость вращения, а встроенные магниты создают большую плотность потока и, соответственно, больший крутящий момент, но с некоторой потерей скорости изменения поля”, – утверждает Стивенс.

    Установление магнитного поля происходит за конечное время, что не мешает созданию высокоскоростных двигателей со встроенными постоянными магнитами. Обычно эта технология используется в больших двигателях, однако размеры и мощности двигателей IPM и SPM в значительной области совпадают.

    Редкоземельные магниты, наверное, являются самой дорогой частью двигателя. Технология SPM обычно требует меньше магнитного материала, особенно для небольших двигателей, что является ее преимуществом. „Благодаря простой конструкции и малому использованию материала, SPM гораздо более экономична, – считает Стивенс, – но всегда нужно искать компромисс между стоимостью и преимуществами технологии”. Например, в IPM-двигателях установлены плоские магниты, которые просты в изготовлении, в отличие от магнитов криволинейных форм в SPMдвигателях.

    Двигатель серии Sigma II Series Large Capacity SGMBH компании Yaskawa Electric с полностью закрытыми встроенными магнитами, воздушным охлаждением корпуса (TEFC), защитным кожухом IP44 и входным напряжением 480 В

    Стивенс соглашается с преимуществами установки магнитов внутри ротора. Чем меньше диаметр ротора, тем меньше инерция. Момент инерции пропорционален квадрату радиуса, что следует из формулы момента инерции цилиндрического ротора mr2/2, где m – масса ротора, а r – его радиус. „Это приводит к эффективному увеличению мощности – одной из характеристик двигателя, особенно важной для больших двигателей”, – утверждает он. В мощных SPM-двигателях момент инерции ротора может оказаться слишком большим, что приведет к значителным затратам энергии только на разгон двигателя.

    Ослабление поля, новая конструкция двигателя

    По словам Стеффена Винклера (Steffen Winkler), главного менеджера по приводным системам компании Bosch Rexroth AG, одним из основных преимуществ синхронных двигателей со встроенными постоянными магнитами является возможность управляемого ослабления поля (до значения 6:1 или даже 10:1). Данный метод позволяет расширить область рабочих скоростей до значений, характерных для асинхронных двигателей.

    Компания Bosch Rexroth, известная своими технологическими решениями в области электродвигателей, представила новейший синхронный двигатель со встроенными постоянными магнитами с прямым приводом. По имеющимся данным, модель IndraDyn H обеспечивает наивысшую, по сравнению с другими решениями, мощность, равную 57 кВт. Максимальная скорость более компактной модели равна 30000 оборотов в минуту. Винклер называет IndraDyn H „первым двигателем с полностью замкнутым контуром охлаждения, упрощающим работу инженерам-механикам и увеличивающим эффективность охлаждения”. По его словам, встроенное в статор водяное охлаждение наиболее эффективно и считается стандартом, но и другие охлаждающие среды (масло, газ), а также естественная конвекция могут быть использованы в задачах с пониженной или непродолжительной нагрузкой.

    Компания Yaskawa Electric применяет технологию IPM в мощных серводвигателях, например, в модели Large Capacity SGMBH, заявленной как стандартный двигатель с выходной мощностью до 55 кВт. Крис Нудсен (Chris Knudsen), менеджер по маркетингу продукции в компании Yaskawa Electric America, отмечает, что эти двигатели могут обеспечить мощность до 90 кВт. Благодаря более компактному и легкому ротору двигателя SGMBH, центробежные силы уменьшаются и, как следствие, увеличиваются скорость и ускорение, необходимые в таких задачах, как высокотемпературное формообразование, литье под давлением, прессование, обработка металлов под давлением, продувка материалов в конвертере, автоматизированная сборка и т.д. „Быстрое вращение ротора с большим диаметром приводит к возникновению значительных центробежных сил, действующих на расположенные на поверхности ротора магниты, – утверждает Нудсен, – эти силы, как и магнитные силы, вызванные током, можно уменьшить, если установить магниты внутри ротора”.

    Нудсен считает, что, учитывая затраты и требования задачи, технология встроенных постоянных магнитов подходит для крупногабаритных двигателей. Для меньших по размеру серводвигателей подходит экономичная и надежная технология SPM, обеспеивающая отличные характеристики двигателя в приложениях с высокими требованиями, например, в механических станках.

    Стоимость, сложность, управление

    Создание серводвигателя со встроенными постоянными магнитами сопряжено с рядом сложностей и дополнительных затрат. Вебстер из GE Fanuc уточняет: чтобы реализовать преимущества в производительности и размере, необходимо использовать метод конечных элементов (FEM) магнитного анализа, дорогие редкоземельные магниты и датчики положения с высоким разрешением.

    Одна из основных конструкторских проблем заключается в придании правильной формы сердечнику IPM-ротора. Внутреннее расположение магнитов и меньший размер ротора ограничивают возможности по изменению формы поверхности сердечника. „Чтобы получить оптимальное соотношение между величиной крутящего момента и силой, возникающей вследствие зубцовых гармонических помех, для определения формы сердечника ротора применяют метод конечных элементов анализа магнитной структуры. Технология IPM создает нечто среднее между сверхплавным и сверхмощным двигателем”, – продолжает Вебстер. Для создания формы нужной сложности необходимо современное литейное оборудование. Еще более сложен в изготовлении слоистый ротор, используемый для уменьшения тепловых потерь. А „для реализации технологии SPM можно ограничиться сплошным стальным ротором с наклеенными на него обыкновенными магнитами”, – продолжает Вебстер.

    По словам Вебстера, IPM-двигателю, как правило, нужна более быстрая и современная система управления. Для стабильной работы малоинерционного двигателя с небольшим и легким ротором требуется датчик положения высокого разрешения, установленный на двигатель, а также быстрая следящая система управления. Для увеличения количества данных обратной связи, необходимых для работы цикла скорости и позиционирования, могут понадобиться датчики с поддержкой до 16 миллионов отсчетов на оборот. Для стабильной работы необходимо принимать во внимание инерцию ротора, поскольку момент инерции IPM-ротора на основе редкоземельных магнитов может оказаться в несколько раз меньше момента SPM-ротора.

    Время отклика следящей системы управления также должно быть малым для улучшения стабильности и плавности подачи при больших значениях инерционности. Вебстер рекомендует быстродействующее векторное управление (HRV) – особый тип низкоуровневого управления, поддерживающий период цикла управления током 32,25 микросекунд (период цикла скорости – 62,5 мкс) и обеспечивающий улучшенную реакцию, управляемость, точность и плавность работы. Кроме того, в системах векторного управления используются резонансные фильтры, которые ослабляют механический резонанс в двигателе. „Совместное использование этих особенностей систем управления обеспечит высокую эффективность работы”, – утверждает Вебстер.

    Винклер из Bosch Rexroth согласен с тем, что двигателям со встроенными постоянными магнитами требуется более сложное управление, чем традиционным двигателям с постоянными магнитами. „Чтобы обеспечить оптимальную производительность системы, необходимо провести ее настройку с учетом специфических характеристик двигателя, особенно это касается управления ослаблением поля, – считает он. – Это значит, что желательно, хотя и не обязательно, использовать двигатель и контроллер одного производителя”

    По словам Стивенса из Danaher Motion, из-за отличительных особенностей технологии встроенных постоянных магнитов сигнал управления IPM-двигателем намного сложнее синусоидального. Более того, некоторым двигателям со встроенными магнитами высокой мощности требуются дополнительные функции управления, необходимые для увеличения рабочей скорости без уменьшения крутящего момента или с небольшим его уменьшением. Данный метод, известный под названием „угловое опережение”, основан на переключении управляющего сигнала с опережением изменения положения ротора и чем-то напоминает опережение в распределителе зажигания автомобиля. С помощью этого метода преодолевается временная задержка установления поля, возникающая из-за индуктивности, магнитного сопротивления и формы сердечника и зубцов. „Необходимо полностью использовать магнитное поле, чтобы получить максимальный крутящий момент при данной скорости, – считает Стивенс, – при современном уровне развития цифровых сигнальных процессоров эта задача легко решается с помощью таблиц преобразования или расчетов на уровне привода”

    Динамические характеристики двигателей со встроенными постоянными магнитами достигаются при помощи сложных алгоритмов углового опережения, ненужных SPM-двигателям. Это одна из причин, почему системы управления IPM-серводвигателей обычно сложнее. Тем не менее, Стивенс отмечает, что более сложная система управления не означает менее стабильную работу. „Требования к надежности в промышленности постоянно растут, и им соответствуют приводы, которые во многом превосходят устаревшие аналоги”, – заканчивает Стивенс.

    В общем и целом, двигатели со встроенными постоянными магнитами могут предоставить лучшие характеристики, чем их аналоги на базе роторов с поверхностными магнитами и электродвигатели, основанные на других технологиях.

    Оригинал статьи http://www.controlengrussia.com/innovatsii/tekhnologija-vstroennykh-magnitov-v-besshchetochnykh-servodv/ 

    Защита от электромагнитных помех в сервостистемах

    • Применение сервосистем

    • Электрические цепи

    • Силовые кабели

    Правильный выбор экранированных кабелей является одним из самых важных шагов при создании надежных и точных сервосистем.

    Электромагнитные помехи (EMI) могут стать главным источником головной боли разработчиков и операторов приводных сервосистем. При отсутствии средств подавления, помехи влияют на стабильность системы управления, приводят к возникновению ошибок передачи сигналов, могут даже приводить к включению и отключению приборов. Частоты электромагнитных помех варьируются от самых низких радиочастот и постоянных составляющих и далее по всему радиодиапазону. Помехи могут как распространяться по кабелю, так и излучаться им. Помехи в кабеле обычно имею место в диапазоне частот до 30 МГц, в то время как излучательные — выше 30 МГц.

    Защита от электромагнитных помех в сервостистемах

    Кабели выпускаются с различной экранировкой и типами проводов

    Экранировка кабелей защищает сигналы в жилах от внешних источников электромагнитных помех, а также уменьшает излучение самого кабеля, которое может оказывать влияние на оборудование и проводку рядом с кабелем.

    Типы электромагнитных помех

    Чтобы понять принципы экранирования, необходимо сначала понять принципы передачи электромагнитных помех через соединения, так как экранировка, предназначенная для одних типов соединений, может оказаться совершенно неэффективной для других. Более того, неправильная привязка (заземление) экрана может привести даже к худшим результатам, чем отсутствие самой экранировки. Четыре типа помех в цепях могут привести к ухудшению качества сигнала:

    • емкостные помехи

    • индуктивные (магнитные) помехи

    • внутренние помехи

    • излучательные помехи

    Емкостные помехи обычно доставляют меньше всего проблем и легче всего подавляются. Тем не менее, они могут приводить к искажению высокочастотных сигналов в проводниках с большим выходным сопротивлением.

    Характеристики: высокочастотные флуктуации напряжения, не связанные с изменением тока. Их можно заметить на осциллографе с обыкновенным заземлением. С точки зрения математических формул эти помехи можно отделить от излучательных помех.

    Способы подавления: использовать кабели с заземленной экранировкой. Заземление особенно важно, поскольку кабель находится в емкостной связи с экраном.

    Индуктивные (магнитные) помехи возникают в результате воздействия сильного магнитного поля, действующего по принципу генератора. Это может привести к возникновению тока в проводнике с относительно низким импедансом и нарушить процесс передачи сигнала. Электромагнитные помехи данного типа и вызванные ими реакции в системе могут оказаться достаточно мощными для включения или отключения приборов.

    Характеристики: в индуктивных (магнитных) помехах отсутствует постоянная составляющая, частоты могут варьироваться от самых низких до самых высоких в пределах измерения (> 500 МГц). С математической точки зрения индукционные помехи описываются так же, как и емкостные.

    Способы подавления: как правило, эффективной оказывается витая пара с заземленной экранирующей оплеткой. Экранировка такого типа подавляет помехи от источников и приемников, снижая как излучение, так и поглощение индуктивных помех благодаря непосредственной близости проводников к заземленной оплетке. Индуктивные помехи пойдут по пути наименьшего индуктивного сопротивления, так что оплетка поглотит их до того, как они смогут достигнуть кабелей. Экранировка фольгой не столь эффективна из-за магнитных вихревых токов.

    Внутренние помехи — помехи, возникающие при непосредственном подключении источника шума к системе, например, когда источник питания создает импульсные помехи на линии переменного тока.

    Характеристики: внутренние помехи могут иметь ненулевую постоянную составляющую. Сдвиг постоянной составляющей — один из признаков типа соединения. Помехи могут оказаться низкочастотным (например, шум 50 Гц) и не будут описываться законами импеданса (кроме ограничения по мощности).

    Способы подавления: от внутренних помех нужно избавляться при помощи изоляции, фильтрации или других методов согласования импедансов. Экранировка неэффективна при подавлении, но, по крайней мере, поможет не допустить выход помехи за пределы системы. Сильные внутренние импульсные помехи в неэкранированной системе могут стать индуктивными.

    Стандарт NEC (National Electrical Code)

    Национальная ассоциация по противопожарной защите опубликовала стандарт NEC (National Electrical Code), по которому все кабели разделяются на две группы. К группе кабелей для проводки в зданиях относятся кабели, используемые в стационарных сооружениях, где они не подвержены деформации и обычно укладываются в каналах за стенами или в других местах, недоступных для визуального осмотра.

    Ко второй группе относятся гибкие шнуры и кабели. Эти кабели предназначены для соединения электроприборов, которые могут перемещаться друг относительно друга. В область их применения входит промышленное и транспортно-загрузочное оборудование, станки и другие системы, содержащие движущиеся части с электрическими кабелями.

    Неотъемлемые части кабеля — проводник, изоляция, экранировка и оболочка — должны быть качественно изготовлены, чтобы соответствовать заявленному сроку службы в наихудших с точки зрения изгибов и деформаций условиях. Однако относящиеся ко второму типу кабели обычно не рекомендуют применять в стационарных системах, поскольку они не предназначены для укладки в каналах и в других изолированных местах и не проходили соответствующего тестирования. Эти кабели, как правило, находятся в прямой видимости — поврежденный кабель легко обнаружить и заменить.

    Излучательные помехи — наиболее сложный тип помех, имеющий ряд важных для понимания специфических ограничений, связанных с частотами.

    Характеристики: как правило, прибор должен находиться на расстоянии 1/2   (длина волны) от источника излучения и иметь «антенну» длиной, как минимум,  /20. В этом случае источник помех будет располагаться вне прибора. Способы подавления: экранировки фольгой недостаточно. Экранировка оплеткой может быть эффективной, хотя ее применение в случае излучательных помех сопряжено с дополнительными требованиями. Во-первых, экран не должен прерываться внутри экранируемых цепей. Обязательна полная экранировка со всех направлений. В случае очень высоких частот небольшие отверстия или дорожки, которые обычно допустимы, могут давать существенный вклад в импеданс. Даже безобидное отверстие, через которое проходит кабель, может стать местом проникновения излучательных помех. Тот, кто знаком со стерео-радиоприемниками, знает правильный способ экранировки и может указать контуры и конденсаторы, подверженные влиянию излучательных помех.

    Защита от электромагнитных помех в сервостистемах

    При изгибе и скручивании кабелей сильно сокращается срок их службы. При необходимости сделайте крепление, обеспечивающее продольное смещение кабеля


    Выбор типа кабеля

    Выбор подходящего типа экранированного кабеля под конкретную задачу и частотную область — основной пункт в обеспечении сохранности низкоуровневых сигналов в цепях управления, точного и надежного позиционирования сервосистемы. Кроме того, применяемые в контурах управления высокой мощности экранированные кабели гарантируют, что приводная система не влияет на окружающее оборудование. Например, правильно подключенный экран может предотвратить шумовой ток через заземление (его иногда называют помехой общего вида). Экранировка при помощи оплетки, спиральной обмотки и фольги обеспечивает путь с наименьшим импедансом для низко- и высокочастотного шумового тока, возвращая его обратно на двигатель.

    Основное назначение экранировки состоит в подавлении радиоизлучения. Часть энергии помех, достигающая экрана кабеля, отражается, часть перенаправляется по экрану с низким импедансом, но оставшаяся часть энергии шума проникает за экран и искажает низкоуровневые сигналы в близлежащих цепях. Задача состоит в выборе наиболее эффективной экранировки, сводящей к минимуму проникновение помех.

    Силовые кабели серводвигателей и линии обратной связи подвержены влиянию как собственного радиоизлучения, так и влиянию внешних электромагнитных помех. В дополнение к помехам, создаваемым расположенным рядом оборудованием и кабелями приводной сервосистемы, сами двигатели генерируют основную часть электрического шума. Чтобы свести его к минимуму, кабели контуров обратной связи, аналоговые, цифровые и другие низковольтные цепи экранируются, чтобы подавить как поглощаемые, так и излучаемые электромагнитные помехи. Витые пары также часто экранируются, что позволяет снизить перекрестные помехи. Скрутка сигнального и заземляющего провода снижает излучение, а экранировка полученной витой пары создает еще один уровень защиты и подавляет перекрестные помехи между внешними цепями и жилами в кабеле. Наружная экранировка защищает цепь от внешних электромагнитных помех и снижает излучение самого кабеля.

    Силовые кабели сервосистем создают мощное электромагнитное излучение из-за очень быстрого включения и выключения тока двигателя. Из-за резкого изменения тока возникают существенные высокочастотные помехи емкостного и индуктивного типа, излучаемые силовым кабелем. Экранировка силовых кабелей снижает уровень излучения, а также защищает контуры обратной связи и оборудование системы.

    При выборе правильной экранировки необходимо учитывать множество факторов, включая экранирующий материал. Среди них:

    • некоторые кабели имеют общую экранировку, заключающую в себе все проводники одновременно,

    • в других кабелях экранируются отдельные проводники или пары,

    • кабели, предназначенные для неблагоприятных внешних условий, содержат как индивидуальную, так и общую экранировку.

    Двойная экранировка, разделенная слоем изолятора, улучшает защиту от помех, но снижает гибкость кабеля. Например, первый слой экранировки из алюминиевой фольги дает 100% покрытия и защиту от высокочастотных помех. Второй слой из медной оплетки (поверх изоляционного слоя) повышает защиту от низкочастотных помех, существенно добавляет прочности и увеличивает срок службы при изгибе.

    Три типа экранировки

    Кабели с экранировкой из оплетки, спиральной обмотки и фольги подходят для всего диапазона напряжений стандартных сервосистем.

    Рекомендации по уменьшению электромагнитных помех в кабельных соединениях.

    Приведем несколько общих рекомендаций по увеличению устойчивости сервосистемы к электромагнитным шумам:

    1. Кабели, особенно в контурах обратной связи, не должны быть слишком короткими во избежание сильных изгибов и слишком длинными, так как это приведет к повышению уровня шума, искажающего сигнал. Если кабели двигателей и приводов длиннее, чем необходимо, они излучают больше помех. Кабели должны быть короткими насколько это возможно.

    2. Использование отдельных силовых кабелей и кабелей обратной связи снижает перекрестный шум между соединяющими двигатели с приводами сильноточными линиями, цепями с низковольтными сигналами обратной связи и другими аналоговыми и цифровыми линиями. Силовые и сигнальные кабели должны прокладываться, если это возможно, в разных каналах или находиться на расстоянии как минимум 10 см для токов до 20 А, 15 см для токов до 40 А и 20 см для токов до 80 А. Если силовые и сигнальные кабели скрещиваются, их нужно расположить строго перпендикулярно друг к другу.

    3. Композитные кабели (силовые линии/обратная связь) позволяют сэкономить место и упростить разводку, но существенно увеличивают вероятность влияния электромагнитных помех от силовых линий на цепь обратной связи. Сигнальные линии качественных композитных кабелей объединены в витые пары с двойной экранировкой.

    4. Многие производители серводвигателей поставляют готовые кабели вместе с системой. Эти кабели позволяют сэкономить время и обычно дают гораздо лучший результат по сравнению с кабелями собственного изготовления.

    5. При длине кабелей более 25 метров рекомендуется использование общих фильтров на двигателях.

    6. Когда применяются фильтры переменного тока питания, входы и выходы должны располагаться отдельно.

    7. В аналоговых цепях дифференциальные входы гораздо менее восприимчивы к шуму по сравнению с одноконтактными. Сигналы должны передаваться по экранированным кабелям с заземленной на обоих концах оплеткой. Экраны силовых кабелей также должны быть заземлены со стороны двигателя и привода, чтобы не допустить проникновения помех от обмоток двигателя в цепи.

    8. Экранировка кабелей в местах соединения должна быть полной. Не стоит оставлять «хвосты» оплетки для заземления, так как часть проводника остается открытой для электромагнитных помех. Не следует разделять кабели перед колодкой с терминалами. Все металлические части корпусов должны соединяться проводящими шнурами. Чтобы обеспечить хороший контакт, в местах крепления привода на панели следует удалить краску.

    Оплетка обычно состоит из сплетенных в сеть медных нитей, покрывающих отдельные проводники, витые пары или все жилы в кабеле одновременно. Доля покрытия определяется плотностью расположения нитей в оплетке и обычно составляет 60-95%. Больший процент покрытия означает лучшую защиту от электромагнитных помех и пониженное радиоизлучение.

    От диаметра нитей, обычно равного 32 и 40 AWG (прим.: American Wire Gauge (AWG) – используемая в США система стандартов маркировки толщины провода. Чем меньше номер AWG, тем толще провод и ниже его сопротивление), напрямую зависит гибкость оплетки, срок службы при изгибе и степень покрытия. Луженые нити более устойчивы к коррозии, обеспечивают лучший электрический контакт и удобнее при пайке, но не столь гибки, как неизолированные нити того же размера. Гибкие кабели для сервосистем обычно имеют оплетку из очень качественных неизолированных нитей. Сигнальные кабели должны состоять из заключенных в экран из фольги витых пар в общей оплетке.

    Спиральная обмотка обеспечивает большую гибкость и время жизни при изгибе, чем оплетка. Она состоит из оголенной или луженой проволоки, закрученной по спирали вокруг проводника.

    Защита от электромагнитных помех в сервостистемах

    Существует оптимальное сочетание механической прочности и степени экранировки кабеля для приложений

    Спиральная обмотка лучше всего подходит для низких частот и часто обеспечивает покрытие более 95%. Она применяется в самых гибких и устойчивых к деформациям, например к скручиванию, кабелях, когда экранировка из оплетки и, особенно, из фольги может быть повреждена при скручивании кабеля. Заземление спиральной обмотки усложняется в случае ее замкнутости.

    Экран из фольги обычно делается из алюминиевой фольги на полиэфирной подложке. Подложка необходима для механической прочности. Алюминий обеспечивает эффективную защиту от высокочастотных помех емкостного типа. Медная проволока используется не так часто и покрывает низший частотный диапазон. Экран из фольги может накладываться на проводник одним из трех способов: фольгой к проводнику, фольгой наружу или с загнутыми в форме буквы Z краями наматываемой полоски фольги.

    Два первых способа допускают некоторую утечку шума, поскольку в местах наложения фольги и подложки нет прямого проводящего контакта. В то время как изгиб краев в форме буквы Z позволяет добиться полного покрытия проводника, так как при наложении фольга непосредственно соприкасается с фольгой. Дополнительный провод вдоль экрана из фольги обеспечивает надежность заземления.

    Требования стандартов UL, CSA, CE

    Кроме уменьшения или полного подавления помех при работе сервосистем и окружающего оборудования, экранировка может оказаться необходимой для обеспечения соответствия определенным регулирующим стандартам, например CE (стандарты качества и безопасности Европейского союза).

    Диаметр проводника, тип изоляции и знак качества (если есть) обычно нанесены на изоляцию кабеля вместе с классом по напряжению и температуре. Знаки Лаборатории по технике безопасности США (UL) и Канадского агентства по стандартизации (CSA) подтверждают, что кабель проверен одной или обеими организациями на предмет безопасности использования в соответствии с техническими условиями производителя. Однако это не означает, что кабель отлично экранирован. Стандарт CE устанавливает пределы уровня возникающего в линии шума, но только лишь использование сертифицированного на стандарт CE кабеля не гарантирует, что вся система соответствует стандарту CE. Соответствие стандарту также определяется тем, как используется кабель, так что без тщательного изучения технических характеристик и тестирования на реальной установке не обойтись.

    Требования к гибкости

    Кабели для задач, где главным фактором является гибкость, обычно имеют:

    • качественные проводники из медных нитей;

    • гибкую изоляцию;

    • нескользящие изоляционные компоненты на каждом слое проводника;

    • равномерную обмотку связки проводников;

    • внутреннюю оболочку между связкой проводников и экраном;

    • очень качественную медную экранирующую оплетку;

    • экран из фольги со шнуром вокруг линии для обратной связи;

    • гибкую внешнюю оболочку.

    Экраны гибких кабелей делаются из качественных неизолированных медных нитей, которые очень легко принимают форму связки проводников. Когда кабель сгибается, экран должен скользить вдоль связки проводников с низким трением и не застревать на неодно-родностях, формируемых отдельными проводниками или промежутками между ними. Отсутствие гладкой цилиндрической поверхности под экраном может привести к безвозвратной деформации (скручиванию) кабеля. Между экраном и связкой проводников помещается тонкая внутренняя оболочка, чтобы заполнить промежутки между проводниками и тем самым сформировать гладкую цилиндрическую поверхность, по которой будет хорошо скользить экран.

    Хорошим способом создания гладкой поверхности под экраном является добавление наполнителей и обмотки из текстильных волокон. Особенность другого процесса изготовления кабелей — штампованная внутренняя оболочка, которая, благодаря своей структуре, поддерживает практически идеальную цилиндрическую форму связки проводников даже во время изгиба. Данный метод требует больше затрат, чем технология с наполнителем и обмоткой, но обеспечивает большую надежность.

    Экран оплетается или наматывается на внутреннюю оболочку, затем покрывается наружной оболочкой.

    Относительное смещение составляющих кабеля во время сгиба создает трибоэлектрический шум, что приводит к возникновению статических и пьезоэлектрических помех. В тщательно сконструированных кабелях это явление сведено к минимуму, однако его нужно всегда принимать во внимание.

    Различные типы деформаций влияют на выбор составляющих кабеля, включая экран. К обычным типам деформации кабелей относятся продольный изгиб, поперечный изгиб и скручивание. В технических характеристиках указывается тип деформации, которая не нанесет кабелю повреждений.

    Поперечный изгиб – это изгиб или вращение свободного конца закрепленного на шарнире кабеля в разные стороны. Продольный изгиб возникает при фиксации одного конца кабеля и перемещении другого конца вперед и назад. Кабели, предназначенные только для линейных изгибов не должны подвергаться скручиванию.

    Например, скручивание имеет место в робототехнике, когда рука робота, внутри которой находятся кабели, вращается против и по часовой стрелке. Для таких задач лучше всего подходит экран из спиральной обмотки.

    Оригинал статьи http://www.controlengrussia.com/innovatsii/zashchita-ot-ehlektromagnitnykh-pomekh-v-servostistemakh/  

    Советы по применению сервосистем

    Злектрические сервосистемы обеспечивают наиболее совершенное и точное управление перемещением, находящее все более разнообразное применение в промышленных приложениях. Преимущество сервомеханизмов состоит в двух особых режимах работы: быстром поточечном перемещении нагрузки и плавном, точном управлении траекторией между точками, как при контурной обработке поверхности.

    Одной из характерных особенностей такой зрелой технологии, как сервопере-мещение является целый набор предпочтительных подходов к проектированию и сформированные на их основе рекомендации по применению, которые могут служить ценными советами по выполнению пользователями своих специфических проектов. Такие "советы" включают как практические правила (для инерционной нагрузки, правильного заземления/экранирования и охлаждения двигателя), так и сложные алгоритмы настройки сервопривода. Несколько советов касаются последней из упомянутых областей, поскольку для достижения высокой точности и динамических характеристик сервосистемы перемещения должны быть хорошо отрегулированы.

    Для создания удачных сервосистем перемещения помимо хороших технических знаний необходима некоторая доля "искусства" применения. Поэтому логично начать с общего взгляда на систему.

    Приобретайте оборудование в системе

    Джордж Эллис, главный инженер по вопросам сервотехнологии в Danaher Motion, утверждает, что приобретение контроллера перемещения, привода и серводвигателя, которые сконструированы для совместной работы, т.е. в системе, поможет избежать многочисленных проблем, связанных с монтажом электропроводки, конфигурированием и обеспечением связи. Одна из сложностей использования комплектующих от различных поставщиков связана с соединительными проводами, которые могут по-разному подключаться к двигателю, клеммам привода и к устройствам обратной связи (энкоде-рам, угловым датчикам, датчикам Холла и т.д.). "Поменяйте местами два провода, и двигатель может заклинить или начнется его неконтролируемое вращение, – говорит Эллис. – Если неверно установить один из параметров конфигурации в приводе или контроллере, то в результате вся система будет работать плохо без всякой видимой причины". Совместимость программ установки и регулировки также говорит в пользу приобретения двигателя и привода у одного поставщика.

    Несмотря на то, что в отдельных случаях приобретение комплектующих у разных поставщиков приемлемо, результаты опроса по серводвигателям, проведенного Control Engineering, также подтверждают предпочтительность системного подхода. В последнем опросе (CE Россия, 2006, № 6, с. 38 – 43) 71 % респондентов высказались в пользу приобретения согласованных сервоприводов и двигателей против 12 %, которые высказались за приобретение отдельных устройств. "Когда вы приобретаете сервоустройства в виде системы, ваша сервосистема будет запущена быстрее и будет работать лучше", – добавляет к сказанному Эллис.

    Регулировка – ключевой вопрос

    "Регулировка – это процесс установки различных коэффициентов усиления (обычно от трех до пяти) с целью получения быстрого, стабильного отклика без избыточных помех", – продолжает Эллис. Регулировка сервосистем, однако, может быть затруднена в большей мере из-за незнакомых принципов, чем вследствие своей сложности. "Старайтесь избегать регулировки с помощью метода проб и ошибок, когда коэффициент усиления увеличивается или снижается для получения хорошего отклика", – советует он. Без плана регулировки процесс наладки может выйти из-под контроля. "Поставщик сервомеханизмов может предоставить потребителю технологию регулировки своей продукции, таким образом отпадает необходимость в специалистах высокой квалификации в области теории управления", – утверждает Эллис.

    Джон Мазуркевич, менеджер по серво-продукции в компании Baldor Electric Co., отмечает, что современные элементы сер-воуправления позволяют осуществлять ручную или автоматическую регулировку. Несмотря на то, что это требует больше времени, опытные инженеры обычно проводят регулировку вручную. Для выполнения автоматической регулировки он предлагает сначала провести испытания на холостом ходу, затем, когда пользователь познакомится с управлением, характером и местоположением нагрузки, провести регулировку с нагрузкой. "Обычно элементы управления автоматически настраивают контуры тока и скорости. Однако элементы управления Baldor являются уникальными, поскольку они настраивают также и контур положения, что еще более упрощает установку. Обычно полная автоматическая регулировка легко проводится за 10 минут", – утверждает Мазуркевич.

    Упреждающее управление

    Для обеспечения точного ускорения и позиционирования высокоинерционных нагрузок в B&R Industrial Automation Corp. предлагают обратиться к упреждающему управлению по току, если сервоприложе-ние работает только с ПИД-регулировани-ем и трудно поддается настройке. Наличие механически мягкого привода трансмиссии (например, с приводными ремнями или длинными тонкими валами), а также большого люфта, значительного трения, нависающих грузов, нагрузок на механических рессорах также предполагает использование этого метода регулировки, известного как регулировка упреждающего управления по инерционности (IFF).

    "Вместо того, чтобы создавать требуемый крутящий момент с помощью контура ПИД-регулирования, метод упреждающего управления по току позволяет рассчитывать соответствующие значения тока (крутящего момента) в самом приводе, – отмечает Маркус Зандхeфнер, специалист по вопросам управления перемещением в B&R Industrial Automation. – Для того, чтобы расчеты упреждающего управления по току были эффективными, их необходимо выполнять в режиме реального времени внутри привода. Во время упреждающего управления по току ПИД-регулирование остается активным, однако нет необходимости настраивать его слишком жестко для достижения максимальной точности".

    Советы по применению сервосистем

    Регулировка упреждающего управления по инерционности (IFF), являющаяся частью сервоконтроллеров от B&R Industrial Automation, снижает погрешность, связанную с запаздыванием, более чем в 300 раз в приложениях, которые обычно с трудом поддаются регулировке, повышает крутящий момент и позволяет сократить в два раза время установки оси в заданное положение

    Всем контурам ПИД-регулирования свойственна значительная погрешность запаздывания. В отличие от них IFF эффективно справляется с инерционностью большой нагрузки и другими сложными нагрузками, упомянутыми выше, существенно снижая погрешность запаздывания (см. рисунок "Упреждающее управление по инерционности"). В компании B&R предлагают регулировку упреждающего управления по инерционности в качестве стандартной доступной пользователю функции сервоконтроллеров Acopos Series.

    В полном объеме используйте инструменты регулировки

    "Существует широкий спектр методов регулировки. Однако изготовители механических станков часто загружают в серво-контроллеры только значения параметров по умолчанию без регулировки", – отмечает Поль Вебстер, менеджер по сервопро-дукции в GE Fanuc Automation Inc. Станок может работать хорошо, и ничего больше не делается. "Установочные параметры сервосистмы по умолчанию предназначены для того, чтобы добиться основных эксплуатационных характеристик в общем случае. Простое выполнение базовой серворегулировки может привести к значительному повышению производительности механизма", – отмечает Вебстер.

    Помимо параметров по умолчанию можно задать исходные параметры для обеспечения высокой точности (и высокой скорости) с помощью "одноразовой функции”. Утверждается, что это легко выполнить для котроллеров начального уровня Series 0i-C от компании Fanuc или с помощью программы на основе Servo Guide PC для более совершенной серии компьютерных ЧПУ от Fanuc. Далее Вебстер поясняет, что следующим важным этапом регулировки с целью совершенствования характеристик работы сервомеханизмов является установка усиления по скорости и резонансных режекторных фильтров с использованием диаграммы Боде. Помогают также такие программы регулировки как Servo Guide.

    Устойчивость сервосистемы оценивается с помощью диаграммы Боде посредством анализа частотной характеристики контура управления относительно величины коэффициента усиления (измеряется в дБ) и фазового сдвига (в град.). К важным результатам Вебстер относит максимально широкую полосу пропускания (при почти постоянном коэффициенте усиления относительно частоты) на уровне 10 дБ и уменьшение частоты запаса по усилению на уровне -20 дБ. Регулировка фильтра эффективна для подавления резонанса, когда на графике Боде удаляются положительные пики, а частотный спад поддерживается на уровне ниже -10 дБ.

    Чтобы добиться наилучшей работы сервосистемы, GE Fanuc предусматривает функции усовершенствованной регулировки своего ЧПУ. По словам Вебстера, простые наглядные навигаторы регулировки помогают пользователям переходить от этапа к этапу. Заслуживает внимания функция динамического обучения, которая автоматически уменьшает вылет квадранта (или холостой ход) в приложениях обработки с применением ЧПУ. Вылет квадранта (QP) складывается из свободного хода вследствие физического зазора между деталями механизма и "упругости" системы, также известной под названием скручивание. Два разных компонента холостого хода объединяются и работают как системная задержка, вызывая эффект QP на круговой диаграмме (см. рисунок "Процесс обучения при вылете квадранта").

    Советы по применению сервосистем

    Усовершенствованная регулировка ЧПУ в GE Fanuc включает функцию поэтапного обучения с целью сокращения холостого хода механизма. При операциях контурной обработки по двум координатам, как показано на рисунке, первоначальное значение холостого хода (вылет квадранта) ±5 мкм фактически устраняется на восьмом шаге обучения

    "Функция, которую мы используем для устранения вылета квадранта, называется "Ускорение холостого хода”. Она заключается в регулировке величины холостого хода и корректировке управления скоростью для факторов холостого хода”,- отмечает Вебстер. Динамическая регулировка представляет собой поэтапную последовательность и производится до тех пор, пока пользователь или приложение не будут удовлетворены точностью траектории движения. "Однажды запущенный процесс обучения продолжает работать автоматически в том смысле, что ЧПУ учится на своих "ошибках", – добавляет к сказанному Вебстер.

    Другие поставщики сервосистем также предлагают некоторые виды коррекции холостого хода.

    [В этой трубогибочной установке, производимой в Unison TJP Electronics Ltd. (Великобритания), синхронизация перемещения 15 осей производится с помощью программы NextMove е 100 от Baldor. Установка выполняет параллельно несколько операций по гибке труб. Каждая гибочная головка приводится в движение бесколлекторным серводвигателем и сервоприводом BSM Series от компании Baldor]

    В этой трубогибочной установке, производимой в Unison TJP Electronics Ltd. (Великобритания), синхронизация перемещения 15 осей производится с помощью программы NextMove е 100 от Baldor. Установка выполняет параллельно несколько операций по гибке труб. Каждая гибочная головка приводится в движение бесколлекторным серводвигателем и сервоприводом BSM Series от компании Baldor


    Не забывайте об инерционности нагрузки

    Отношение инерционности нагрузки к инерционности двигателя заслуживает отдельного рассмотрения. На практике существуют различные правила выбора соотношения инерционности нагрузки и двигателя. В Baldor Electric, например, рекомендуют соотношение соответственно 10:1 (или меньше). "Можно встретить предложения, где указывается и более высокое соотношение, однако суть заключается в том, чтобы ограничить величину "рассогласования инерционности" для упрощения регулировки", – говорит Мазуркевич.

    В Bosch Rexroth Corp. также предлагают проверять величину инерционности "приводимой в движение нагрузки”. Как поясняет Брайан Ван Лаар, старший инженер по прикладным вопросам в Bosch Rexroth, при высоких значениях инерционности нагрузки по сравнению с инерционностью ротора двигателя становится очень сложно производить быстрое изменение скорости и местоположения нагрузки. "В некоторых случаях, – продолжает он, – нагрузка может приводить в движение двигатель во время торможения, что вызовет перерегулирование и длительное время восстановления”. В компании рекомендуют следующие "хорошие стандарты" на случай рассогласования инерционности: <2:1 для быстрого позиционирования, <5:1 для умеренных требований к позиционированию и <10:1 для быстрого изменения скорости.

    Одним из способов снижения рассогласования инерционности, который предлагает Мазуркевич, является увеличение передаточного отношения или шага резьбы винтовой пары, если это можно сделать. В результате снижается величина инерционности нагрузки, что сказывается на работе двигателя. Необходимо одновременно выбрать оптимальное передаточное соотношение, шаг винтовой резьбы и двигатель, нельзя также забывать о габаритах двигателя.

    С другой стороны, можно приспособиться к значительно более высокому отношению инерционности с помощью надлежащей регулировки. Так, например, в Baldor упоминают случай, когда регулировка сервосистемы упаковочной машины с показателем рассогласования инерционности 144:1 проводилась вручную. Однако для того, чтобы настройка полностью удовлетворяла заказчика, потребовалось шесть часов. При высоких значениях рассогласования инерционности можно ожидать ослабления отклика.

    Обратите внимание на двигатель

    Мазуркевич из компании Baldor перечисляет несколько распространенных советов, которые он нашел в руководствах по установке сервосистем:

    Причиной того, что двигатель не развивает заданную скорость, является недостаточное напряжение. Выбирайте двигатель как минимум с 10% "запасом" по напряжению для того, чтобы справиться с его отключением при снижении питающего напряжения; измеряйте напряжение непосредственно на самом двигателе.

    [Утверждают, что сервопривод Kollmorgen S200 и серводвигатель AKM (плюс принадлежности) от Danaher Motion представляют собой законченную сервосистему, которая легка в применении и оптимизирована для специфических требований приложения]

    Причина недостаточного крутящего момента, возможно, состоит в том, что была недооценена нагрузка (выбранный двигатель оказался слишком мал) или произошло размагничивание магнита (при использовании ферритовых магнитов). Размагничивание легко обнаружить с помощью вольтметра или осциллографа. Измерьте напряжение, когда двигатель работает на тестовой скорости, затем с помощью другого двигателя заставьте его вращаться с той же скоростью в другом направлении. Если выходное напряжение отличается, испытываемый двигатель размагничен. Повторное намагничивание должно проводиться производителем двигателя, однако следует найти и устранить причины размагничивания для того, чтобы оно впредь не повторялось.

    Перегрев серводвигателей вызывается их перегруженностью, что свидетельствует о том, что размеры двигателя недостаточны для этого приложения, или о пульсациях тока (необходимо проверить с помощью осциллографа). "Пульсации могут быть вызваны неправильной настройкой или ненадлежащей регулировкой устройств обратной связи", – отмечает Мазуркевич. Он предостерегает, что недопустимо "измерять " температуру устройства, прикасаясь к нему рукой. Корпус серводвигателя будет иметь температуру 100-125 °C!

    Позаботьтесь об устройствах обратной связи двигателя

    У датчиков угла необходимо контролировать сопротивление с помощью омметра, проверяя как клеммы, так и соединительный кабель. Для энкодеров используйте источник питания 5 В и осциллограф для проверки каналов A и B на наличие прямоугольных колебаний 5 В, измеряемых между сигналами ±A и ±B. Не свертывайте в кольцо кабель обратной связи.

    В некоторых устройствах управления двигателем предлагается альтернативный способ проверки устройств обратной связи. Так, например, приводы Series II от Baldor включают функцию "запуск определения неисправности обратной связи" для выявления отсутствия компонентов сигнала и определения "повреждения".

    Холодный двигатель = наилучшие рабочие характеристики

    Вырабатываемая внутри теплота отрицательно воздействует на любой двигатель. Однако безредукторные электродвигатели (роторные и линейные) также становятся источниками тепла, что вследствие их физической интеграции в структуру отрицательно влияет на точность станков, которые они обслуживают. В результате безредукторные электродвигатели (DDM) в целях оптимального регулирования нагревания в большинстве случаев имеют жидкостное охлаждение. Наиболее часто DDM используются в скоростных металлорежущих станках, включая устройства лазерного типа, в деревообрабатывающем оборудовании и в системах портальных штабелеукладчиков.

    Используйте надлежащее заземление и экранирование для защиты от воздействия электромагнитных помех

    Электромагнитные помехи (EMI) вызывают нежелательный шум и неустойчивое перемещение. В Danaher Motion предлагают такие эффективные способы борьбы с EMI, как использование надежно экранированного кабеля, дополнительные дроссели для помех общего вида в длинных соединительных линиях и разделение электрических сигналов и сигналов обратной связи. Все это позволит избежать проблем, связанных с EMI. В Danaher имеется "Перечень контрольных вопросов по шумам", в котором описываются восемь простых способов решения проблем, связанных с EMI. Эти способы не зависят от поставщика комплектующих сервосистем. В Bosch Rexroth также считают, что хорошее экранирование и заземление имеет все возрастающее значение при работе с такими устройствами с более высокой частотой переключения, как IGBT, которые используются в сервоприводах. "Если говорить о динамике и способности к реагированию, в сер-воуправлении более высокая частота предпочтительна, однако она также может быть источником более интенсивного электрического шума, – отмечает Юнг Чон, старший специалист по прикладным вопросам. – Однако изготовители станков и пользователи обязаны соблюдать рекомендации по экранированию и заземлению, разработанные производителями сервосистем, для того, чтобы обеспечить их безотказную работу".

    Карл Рапп, руководитель отделения автоматизации и станочных систем в Bosch Rexroth, рекомендует уделять пристальное внимание выбору мощности охлаждающих агрегатов для ряда установленных электродвигателей, их расположению на станке, относительной нагрузке и температуре (минимальной/максимальной и температуре окружающей среды). Перепад давления охладителя – это основной фактор, на который оказывают влияние местоположение (высота) двигателя относительно насоса, диаметр и длина трубопровода охлаждающей системы. "В случае, если работают несколько двигателей, необходимо использовать разветвленную магистраль для надлежащего охлаждения каждого двигателя, – отмечает Рапп, – необходимо также замерять поток на выходе охладителя у каждого двигателя с помощью датчиков".

    Рекомендуется использовать охладители на основе воды или масла, однако это не должна быть водопроводная, техническая вода, или жидкость, использующаяся при машинной резке. Химический состав таких жидкостей может привести к закупорке потока охлаждающей жидкости и перегреву двигателя и в итоге к остановке станка и производственного процесса. "Для того, чтобы избежать химической эрозии и протечек, необходимо ежемесячно проверять показатели рН охлаждающей жидкости", – отмечает Рапп. Он также добавляет к сказанному, что автоматический контроль и проверка охлаждающей системы стали намного проще и доступнее благодаря использованию стандартных датчиков температуры, потока, давления и pH.

    Для большого числа осей используйте децентрализацию

    По мере того, как на станке увеличивается количество осей, возникает необходимость нахождения компромиссного соотношения между желательной производительностью, точностью и гибкостью, с одной стороны, и вычислительной мощностью контроллера перемещений, с другой. В B&R Industrial Automation рекомендуют для определенных приложений с несколькими осями применять распределенное управление движением. Это облегчает обработку данных и связь между сервоприводами и контроллером перемещений. Области применения включают печатные, упаковочные и расфасовочные машины, а также сборочные линии.

    Распределенное управление движением (DMC) отличается от централизованного подхода, при котором используется стандартный контроллер, например, для станка с 8 или 16 координатными осями. Если для расширения функций станка требуется 10 или 18 осей соответственно, то в этом случае приходится использовать второй контроллер. "На самом деле благодаря DMC отпадает необходимость в централизованном контроллере перемещений или в ЦПУ, поскольку все быстрые расчеты перемещения выполняются локально внутри привода, – говорит Зандхeфнер из B&R. – Отпадает также необходимость в точной синхронизации контроллеров перемещения, намного упрощается монтаж электропроводки”. Логические и системные функции ввода/вывода, однако, остаются у основного контроллера.

    Как поясняет Зандхeфнер, с помощью DMC осуществляется передача положения главного контроллера по скоростной сети реального времени (такой как Ethernet Power-link), что позволяет каждому приводу одновременно вычислять свое положение в зависимости от "внутреннего шаблона привода”. Далее положение каждого ведомого привода обрабатывается в режиме реального времени как новая уставка для контура управления положением, также замкнутого внутри привода. "В результате этого управление перемещением больше не зависит от количества координатных осей, установленных на станке, даже в том случае, когда при полном объеме производства на участке пользователь добавляет блок с новой опцией" – говорит Зандхeфнер.

    И последний совет: не пропускайте литературу и web-сайты производителей, представляющие полезные источники информации по применению сервоперемещения.

    Оригинал статьи http://www.controlengrussia.com/innovatsii/tema-s-oblozhki-sovety-po-primeneniju-servosistem/ 

    Как работает серводвигатель (видео)

    Конструкция серводвигателя на постоянных магнитах

    Конструкция серводвигателя на постоянных магнитах

    Что такое сервопривод.

    Сервопривод (следящий привод) — привод с управлением через отрицательную обратную связь, позволяющую точно управлять параметрами движения.

    Сервоприводом является любой тип механического привода (устройства, рабочего органа), имеющий в составе датчик (положения, скорости, усилия и т. п.) и блок управления приводом (электронную схему или механическую систему тяг), автоматически поддерживающий необходимые параметры на датчике (и, соответственно, на устройстве) согласно заданному внешнему значению (положению ручки управления или численному значению от других систем).

    Проще говоря, сервопривод является «автоматическим точным исполнителем» — получая на вход значение управляющего параметра (в режиме реального времени), он «своими силами» (основываясь на показаниях датчика) стремится создать и поддерживать это значение на выходе исполнительного элемента.

    К сервоприводам, как к категории приводов, относится множество различных регуляторов и усилителей с отрицательной обратной связью, например, гидро/электро/пневмо- усилители ручного привода управляющих элементов (в частности, рулевое управление и тормозная система на тракторах и автомобилях), однако термин «сервопривод» чаще всего (и в данной статье) используется для обозначения электрического привода с обратной связью по положению, применяемого в автоматических системах для привода управляющих элементов и рабочих органов.