伺服电机：伺服电机的控制模式

一、伺服电机基本的控制模式

在AC伺服系统中，对编码器所发出的脉冲信号或伺服电机的电流进行检测，将检测结果反馈给伺服驱动器，伺服驱动器根据检测结果和相应的控制指令，对伺服电机进行相应的控制，根据指令的不同，伺服系统可分为三种控制模式：位置控制模式、速度控制模式、转矩控制模式。

位置控制模式：起主要作用的是位置环，根据编码器脉冲返回的位置信号进行位置控制，脉冲个数就可以表征位置；

速度控制模式：起主要作用的是速度环，也是根据编码器返回的脉冲，但是脉冲对时间求导就是速度了；

转矩控制模式：转矩与电流是直接相关，控制转矩就是控制电流，需要检测伺服驱动器的输出电流，根据电流反馈信号进行转矩控制。

电流环的响应速度最快，其次是速度环，位置环响应速度最慢；

从上图中可以看出：

位置控制模式使用的环有：位置环、速度环、电流环；

速度控制模式使用的环有：速度环、电流环；

转矩控制模式使用的环有：电流环；
 

二、位置模式

位置模式对速度和位置都有严格的控制，通过控制发送脉冲的频率，来确定电机的转动杆速度大小，通过控制发送脉冲的个数来确定转动的角度。位置模式主要用于需要定位控制的场合，如机械手、贴片机、雕刻机、数控机床等，自动化控制中，位置控制模式的应用范围最广。

位置控制模式的特点：

1、机械的移动量与指令脉冲的总数成正比；

2、机械的运动速度与指令脉冲的频率成正比；

3、在一个脉冲的范围内完成定位；

因此伺服系统中的位置精度由下面的因素决定：

1、伺服电机每转一圈，机械的移动量；

2、伺服电机每转一圈，编码器输出的脉冲个数，常见电机转1圈是发出10000个脉冲；

3、机械系统中的间隙误差；

位置模式由可以细分为绝对位置模式和相对位置模式

相对位置模式

所谓相对，就是指相对当前的位置再走一段距离，比如当前的位置是1000米，设置相对位置值为3000米，那么最终的位置是4000。

绝对位置模式

绝对，就是说一不二，说什么位置就是什么位置，别给我来什么换算，说1000，就是1000的位置，说3000就是3000的位置，如果当前的位置是1000，设置的绝对位置是3000，那电机就需要继续走2000米。

三、速度控制模式

伺服电机的速度控制模式可以实现宽范围的速度调节，速度波动小。

速度控制一般使用软启动、软停止功能，调整加减速运动中的加速度，避免对机械系统的冲击。

控制伺服电机的转动速度有两种方式，一种是通过控制发送给伺服控制器的脉冲频率来实现速度控制，这与位置模式是一样的。

另一种方式是通过模拟量的输入来控制转速，比如0--10V分别对应不同的速度，上位机给伺服控制的模拟输入口设置不同的电压值，伺服电机就按照对应的速度转动。

在速度模式下，伺服系统本身是无法做到精确定位的，如果想要实现精确定位，需要将电机的位置信号反馈给上位机，然后再由上位机进行运算控制。这是因为速度模式下，四度电机自身的编码器只用来检测电机的转速，不能进行位置监控，只能借助外面的位置传感器来监控位置。

四、转矩控制模式

所谓转矩模式，就是通过控制伺服电机的电流，以达到输出目标转矩的控制。

进行恒定的张力控制时，由于负载转矩会发生变化，因此需要对电机的输出转矩进行控制。半导体里面的晶圆键合就需要一个恒定的压力，可以使用转矩控制模式。

五、伺服电机的混合控制模式

伺服电机的混合控制模式是由基本模式组合而来，主要有速度--转矩模式、位置--速度模式、位置--转矩模式、位置--速度--转矩模式