I. Введение
В области промышленной автоматизации и точного управления сервосистемы и шаговые системы являются общими системами управления, каждая из которых имеет свои уникальные принципы работы и сценарии применения. Целью этой статьи является более глубокое изучение различий между сервосистемами и шаговыми системами, их сравнение и анализ с разных точек зрения, чтобы читатели могли получить более четкое представление о различиях между ними.
II. Обзор сервосистем
Сервосистема (сервомеханизм), также известная как следящая-система, — это система автоматического управления, способная точно контролировать положение, скорость и ускорение. Он состоит из серводвигателя, энкодера, контроллера и устройства обратной связи. Контролируя и корректируя рабочее состояние системы в режиме реального времени, достигается точный контроль над целевым объектом. Сервосистемы характеризуются высокой точностью, быстрым откликом, превосходной стабильностью и высокой гибкостью и широко используются в таких областях, как робототехника, станки с ЧПУ и печатное оборудование.
III. Обзор шаговых систем
Шаговая система управления — это широко используемая электронная система управления, которая обеспечивает точное управление положением путем регулирования углов шага двигателя. Шаговые двигатели вращаются под заданными углами шага, обеспечивая высокую-точность позиционирования и управления движением. Благодаря своим возможностям точного управления положением шаговые системы широко используются в таких приложениях, как управление положением в механическом оборудовании и управление позиционированием в электронных устройствах.
IV. Различия между сервосистемами и шаговыми системами
Точность управления
Сервосистемы могут обеспечить чрезвычайно точное управление положением, обычно достигающее точности микрометра-. В первую очередь это связано с высокой-точностью управления серводвигателями и точной обратной связью от энкодеров. Напротив, шаговые двигатели обычно имеют больший угол шага; например, двухфазные гибридные шаговые двигатели обычно имеют угол шага 3,6 градуса или 1,8 градуса, а пятифазные гибридные шаговые двигатели обычно имеют угол шага 0,72 градуса или 0,36 градуса. Хотя точность шаговых двигателей можно повысить с помощью таких методов, как микрошаговые драйверы, они все равно уступают сервосистемам.
Низкочастотные-характеристики
Шаговые двигатели склонны к низкочастотной-вибрации при работе на низкой-скорости — явление, свойственное их принципу работы. Чтобы преодолеть эту низкочастотную-вибрацию, обычно требуются такие меры, как демпфирование или технология микрошагов в драйвере. Напротив, серводвигатели переменного тока работают очень плавно и не испытывают вибрации даже на низких скоростях. Кроме того, сервосистемы переменного тока обладают возможностями подавления резонанса, которые компенсируют недостатки механической жесткости. Они также включают функцию частотного анализа (БПФ), которая обнаруживает точки механического резонанса, облегчая настройку системы.
Крутящий момент-Частотные характеристики
Выходной крутящий момент шагового двигателя уменьшается по мере увеличения скорости и резко падает при более высоких скоростях; поэтому его максимальная рабочая скорость обычно составляет от 300 до 600 об/мин. Напротив, серводвигатели переменного тока обеспечивают постоянный выходной крутящий момент; то есть они могут обеспечивать номинальный крутящий момент в пределах своего номинального диапазона скоростей (обычно 2000 или 3000 об/мин) и обеспечивать постоянную выходную мощность выше номинальной скорости. Это позволяет сервосистеме сохранять стабильные характеристики управления даже при работе на высокой-скорости.
Перегрузочная способность
Шаговые двигатели обычно не обладают перегрузочной способностью. При выборе двигателя часто выбирается модель с более высоким-крутящим моментом, чтобы преодолеть инерционный момент во время запуска; однако, поскольку машина не требует такого высокого крутящего момента во время нормальной работы, это приводит к потере крутящего момента. Напротив, серводвигатели переменного тока обладают сильной перегрузочной способностью. Если взять в качестве примера сервосистему переменного тока Panasonic, ее максимальный крутящий момент в три раза превышает номинальный крутящий момент, который можно использовать для преодоления инерционного момента, создаваемого инерционными нагрузками во время запуска.
Операционные показатели
Шаговые двигатели используют управление с разомкнутым-контуром. Чрезмерно высокие частоты запуска или чрезмерные нагрузки могут легко привести к пропуску шагов или остановке, а чрезмерно высокие скорости во время остановки могут привести к перерегулированию. Поэтому для обеспечения точности управления необходимо правильное управление ускорением и замедлением. Напротив, сервосистемы используют управление с замкнутым-контуром, используя устройства обратной связи, такие как энкодеры, для мониторинга рабочего состояния системы в реальном времени, внесения корректировок и оптимизации для обеспечения стабильности системы и точности управления.
Сценарии применения
Благодаря высокой точности, быстрому реагированию и превосходной стабильности сервосистемы широко используются в приложениях, требующих высокой-точности позиционирования и управления движением, таких как робототехника, станки с ЧПУ и печатное оборудование. С другой стороны, шаговые системы широко используются в таких областях, как управление положением в механическом оборудовании и управление позиционированием в электронных устройствах, благодаря их возможностям точного управления положением и более низкой стоимости.
V. Заключение
Таким образом, хотя сервосистемы и шаговые системы схожи по своим методам управления (последовательности импульсов и сигналы направления), существуют существенные различия в их производительности и сценариях применения. Сервосистемы, благодаря своей высокой точности, быстрому реагированию и превосходной стабильности, предлагают явные преимущества в приложениях, требующих высокой-точности позиционирования и управления движением; С другой стороны, шаговые системы широко используются в конкретных приложениях из-за их возможностей точного управления положением и более низкой стоимости. В практических приложениях соответствующую систему управления следует выбирать на основе конкретных требований и сценариев.