伺服系統的扭矩控制(Toque Control)和速度控制(Velocity Control)?
一般定位上的伺服系統之伺服馬達控制方式可分為扭矩控制(Toque Control)及速度控制(Velocity Control)兩類,這兩種控制方式都需要控制器和驅動器一起配合才有辦法動作,扭矩控制定位時,速度增益是在控制器上調整,驅動器只要把命令轉換成馬達相對的輸出扭矩即可,而速度控制定位時,速度增益是在驅動器上調整,驅動器要把命令轉換成馬達相對的轉速輸出.兩者方式詳細說明如下:
所謂的扭矩控制就(Toque Control)是伺服控制器輸出的+/- 10V電壓命令到伺服驅動器上所代表的是要控制伺服馬達扭矩的大小,正電壓越大代表控制馬達的正向輸出扭矩越大,負電壓越大代表控制馬達的逆向輸出扭矩越大, 若命令電壓為0V時則表示馬達沒有輸出扭矩,在動作時,控制器會先輸出扭矩控制命令給驅動器,驅動器會根據這命令控制馬達的輸出扭矩 ,而控制器同時根據外部編碼器(一般皆安裝在馬達尾端) 回授來決定輸出的扭矩命令是否要加強或是減弱,然后連續重復執行這種動作以達到定位位置.這種控制方式對控制器本身來說會比較復雜一點,因為速度增益要在控制器上做調整,多了一項參數要執行,而驅動器上則較為簡單,至要把輸入的控制命令轉換成馬達相對的扭矩輸出即可,不需要考慮扭力是否足夠負荷外部負載,這問題是由控制器那邊去考慮的,所以這類的伺服驅動器一般都只是單純的馬達電流比例控制而已 .
扭矩控制方式的優點是可以在控制器上隨時改變馬達的輸出扭矩大小而不需要在驅動器上做硬性的調整,這種靈活的扭矩控制方式可以在某些場合上達到特殊的應用控制.例如,在應用中有某一段距離移動時不需輸出 100%的扭矩,則可以暫時經由控制器把馬達輸出扭矩變小即可,然后在后面再把它恢復成100%扭矩即可.
而所謂的速度控制(Velocity Control)方式就是伺服控制器輸出的+/-10V 電壓命令到伺服驅動器上所代表的是要控制伺服馬達速度的快慢,正電壓越大代表控制馬達的正向速度越快,負電壓越大代表控制馬達的反向速度越快,若命令電壓為0V時則表示馬達為停止狀態(速度為零).在動作時,控制器會先輸出一個速度控制命令給伺服驅動器,此伺服驅動器會根據這速度命令控制馬達的輸出速度的快慢,而控制器同時根據外部編碼器(一般皆安裝在馬達尾端)回授來決定輸出的速度命令是否要調整加強或是減弱 ,然后連續重復執行這種動作以達到定位位置.這種控制方式的速度增益要在驅動器上面調整,驅動器會根據所接收的速度命令去調整輸出到馬達上的電流大小(因為若有外在負載會使馬達轉速變慢)以達到所要求的速度,而控制器上面的速度增益則需設為零(不做調整) .
其實這兩種控制器的定位方式,在控制器上都需要外部伺服馬達的編碼器 (Encoder)配合回授接口來達到定位的目的,只是控制方式上有所不同而已,至于你需要哪一種的控制方式 ,則需看你的控制器和伺服驅動器搭配上可否連接,有些驅動器或控制器是兩種模式都可以接受的,有些則不行 .故在選用上要考慮清楚,或者直接向廠商選用整組系統的方式(控制+驅動+馬達)較為有保障.