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运动控制基础-电机基础

2018-5-16 10:31:44 3118

0 运动控制基础-电机基础运动控制基础-电机基础使用智能伺服，我们通常不需要了解电机的具体细节，通过简单地发送指令给智能伺服，它就可以实现我们需要的运动。但是，如果你在使用智能伺服时，希望能够达到最佳工作状态，尤其在你的应用场合达到最佳的表现，或者你是那种期望掌控细节的研发人员，我们在这里提供了电机模型的基础知识。电路方程首先来看一个直流电机的等价模型：对应的电路方程如下：其中： V-电机的供电电压 I-电机的电枢电流 L-电机的电枢电感 R-电机的电枢电阻 -电机的速度常数，由电机厂家提供 ω_m-电机的角速度上面的公式中，我们可以看到，将电压V输送到一个直流电机的输入端，这个电压会消耗在三个部分：电机的电感，会形成正比与电流变化量的压降；这其实是储能，并不会完全消耗电机的电阻，会形成正比与电流的压降；这部分形成热量，完全消耗掉了电机的反电动势，与电机的转速成正比；电能转换为动能力矩方程看上面的方程式，发现一个输入量电压V，却有两个因变量：电流I，和转速ω_m，那么肯定还存在一个输入量。这个输入量就是电机的负载转矩。对应电机的力学方程：也就是说，电机的电流与其负载转矩成正比，电机的负载越重，其电流越大。上面公式： - 电机输出轴处负载转矩 - 电机的转矩常数，由电机厂家提供在考虑到我们伺服通常会在电子的输出轴处连接一个减速机，以使得电机的额定转速尽量落在我们的最常用工况。这样，加上减速机的伺服模型就变成了下面这个：加速我们的减速的减速比为，那么经过减速机后，在减速机的输出轴处的负载转矩和转速分别为：这样，要计算得到电机输出轴处的负载转矩，我们就需要先计算得到减速机输出轴处的负载转矩。减速机输出轴出的负载有下面三部分构成：负载力矩，比如我们的机械臂的重力力矩摩擦力矩，我们的运动需要克服电机和减速机的摩擦阻力，注意这个摩擦力通常不恒定，会随电机速度和角位置波动；电机和减速机本身的转动惯量需要的驱动力矩电机和减速机的转动惯量，可以如下直接求得。在伺服驱动器输出轴处的惯性，由减速箱总惯性和伺服马达的电枢惯性乘以减速比的平方共同构成，计算如下：上面的惯性，在第一篇力学基础中给出了多个估算公式。对于电机和减速机，我们主要使用圆柱体和圆盘的估算公式。在这个公式中，我们回到第一篇力学基础中提到的动力学基础公式，这个公式阐述了负载力矩和电机的角加速度之间的关系。而上面的电路方程则阐述了电源电压和角速度之间的关系。通过这两个公式，我们可以根据输入的角速度和角加速度参数，计算得到我们供给电机的电压值，这其实就是伺服控制的基础。 1
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