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MOOG穆格伺服驅動器工作原理及有關參數

MOOG穆格公司成立于五十多年前，最初從事飛機等部件的設計及供應。如今，本公司的運動控制技術廣泛應用于民用機座艙、發電風機、一級方程式汽車、醫用輸液系統等眾多的市場和應用領域，有效提高相關產品的性能。該公司歷史起源于公司創建者威廉 C 穆格，他是一位發明家、企業家，也是一位遠見卓識者。1951年，比爾穆格研制成功電液伺服閥，這種裝置可把微弱的電脈沖轉換為精確而有力的運動。1951年7月，比爾穆格、阿特兄弟倆和盧蓋耶在紐約州東奧羅拉租借了已廢棄的 Proner 機場的一角，成立了穆格制閥公司(MOOG Valve Company)。

穆格MOOG公司是全球設計，制造和精密運動控制產品和系統集成商。穆格的高性能系統的控制各類飛機，衛星和航天器，運載火箭，工業機械，風能，海洋應用和醫療設備。

美國穆格MOOG產品已廣泛應用于世界各國的不同行業，包括鋼鐵、航空仿真及測試、汽車測試與仿真、能源領域、工業機械、數字化虛擬仿真牙醫培訓系統等行業，成為深受用戶信賴的品牌。

穆格MOOG伺服驅動器（servo drives）又稱為“伺服控制器"、“伺服放大器"，是用來控制伺服電機的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統的一部分，主要應用于高精度的定位系統。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進行控制，實現高精度的傳動系統定位，是傳動技術的產品。

伺服驅動器是現代運動控制的重要組成部分，被廣泛應用于工業機器人及數控加工中心等自動化設備中。尤其是應用于控制交流永磁同步電機的伺服驅動器已經成為國內外研究熱點。當前交流伺服驅動器設計中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環控制算法。該算法中速度閉環設計合理與否，對于整個伺服控制系統，特別是速度控制性能的發揮起到關鍵作用 [1]  。

在伺服驅動器速度閉環中，電機轉子實時速度測量精度對于改善速度環的轉速控制動靜態特性至關重要。為尋求測量精度與系統成本的平衡，一般采用增量式光電編碼器作為測速傳感器，與其對應的常用測速方法為M/T測速法。M/T測速法雖然具有一定的測量精度和較寬的測量范圍，但這種方法有其固有的缺陷，主要包括：1）測速周期內必須檢測到至少一個完整的碼盤脈沖，限制了低可測轉速；2）用于測速的2個控制系統定時器開關難以嚴格保持同步，在速度變化較大的測量場合中無法保證測速精度。因此應用該測速法的傳統速度環設計方案難以提高伺服驅動器速度跟隨與控制性

工作原理

主流的伺服驅動器均采用數字信號處理器（DSP）作為控制核心，可以實現比較復雜的控制算法，實現數字化、網絡化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊（IPM）為核心設計的驅動電路,IPM內部集成了驅動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路,在主回路中還加入軟啟動電路,以減小啟動過程對驅動器的沖擊。功率驅動單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進行整流，得到相應的直流電。經過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅動三相永磁式同步交流伺服電機。功率驅動單元的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程。整流單元（AC-DC）主要的拓撲電路是三相全橋不控整流電路。

隨著伺服系統的大規模應用，伺服驅動器使用、伺服驅動器調試、伺服驅動器維修都是伺服驅動器在當今比較重要的技術課題，越來越多工控技術服務商對伺服驅動器進行了技術深層次研究。

伺服驅動器是現代運動控制的重要組成部分，被廣泛應用于工業機器人及數控加工中心等自動化設備中。尤其是應用于控制交流永磁同步電機的伺服驅動器已經成為國內外研究熱點。當前交流伺服驅動器設計中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環控制算法。該算法中速度閉環設計合理與否，對于整個伺服控制系統，特別是速度控制性能的發揮起到關鍵作用。

基本要求

伺服進給系統的要求

1、調速范圍寬

2、定位精度高

3、有足夠的傳動剛性和高的速度穩定性

4、快速響應，無超調

為了保證生產率和加工質量，除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速響應特性，即要求跟蹤指令信號的響應要快，因為數控系統在啟動、制動時，要求加、減加速度足夠大，縮短進給系統的過渡過程時間，減小輪廓過渡誤差。

5、低速大轉矩，過載能力強

一般來說，伺服驅動器具有數分鐘甚至半小時內1.5倍以上的過載能力，在短時間內可以過載4～6倍而不損壞。

6、可靠性高

要求數控機床的進給驅動系統可靠性高、工作穩定性好，具有較強的溫度、濕度、振動等環境適應能力和很強的抗干擾的能力。

對電機的要求

1、從低速到最高速電機都能平穩運轉，轉矩波動要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速時，仍有平穩的速度而無爬行現象。

2、電機應具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉矩的要求。一般直流伺服電機要求在數分鐘內過載4～6倍而不損壞。

3、為了滿足快速響應的要求，電機應有較小的轉動慣量和大的堵轉轉矩，并具有盡可能小的時間常數和啟動電壓。

4、電機應能承受頻繁啟、制動和反轉。

有關參數

位置比例增益

1、設定位置環調節器的比例增益；

2、設置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數值太大可能會引起振蕩或超調；

3、參數數值由具體的伺服系統型號和負載情況確定。

位置前饋增益

1、設定位置環的前饋增益；

2、設定值越大時，表示在任何頻率的指令脈沖下，位置滯后量越小；

3、位置環的前饋增益大，控制系統的高速響應特性提高，但會使系統的位置不穩定，容易產生振蕩；

4、不需要很高的響應特性時，本參數通常設為0表示范圍：0~100%。

速度比例增益

1、設定速度調節器的比例增益；

2、設置值越大，增益越高，剛度越大。參數數值根據具體的伺服驅動系統型號和負載值情況確定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大；

3、在系統不產生振蕩的條件下，盡量設定較大的值。

速度積分時間常數

1、設定速度調節器的積分時間常數；

2、設置值越小，積分速度越快。參數數值根據具體的伺服驅動系統型號和負載情況確定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大；

3、在系統不產生振蕩的條件下，盡量設定較小的值。

速度反饋濾波因子

1、設定速度反饋低通濾波器特性；

2、數值越大，截止頻率越低，電機產生的噪音越小。如果負載慣量很大，可以適當減小設定值。數值太大，造成響應變慢，可能會引起振蕩；

3、數值越小，截止頻率越高，速度反饋響應越快。如果需要較高的速度響應，可以適當減小設定值。

最大輸出轉矩設置

1、設置伺服電機的內部轉矩限制值；

2、設置值是額定轉矩的百分比；

3、任何時候，這個限制都有效定位完成范圍；

4、設定位置控制方式下定位完成脈沖范圍；

5、本參數提供了位置控制方式下驅動器判斷是否完成定位的依據，當位置偏差計數器內的剩余脈沖數小于或等于本參數設定值時，驅動器認為定位已完成，到位開關信號為 ON，否則為OFF；

6、在位置控制方式時，輸出位置定位完成信號，加減速時間常數；

7、設置值是表示電機從0~2000r/min的加速時間或從2000~0r/min的減速時間；

8、加減速特性是線性的到達速度范圍；

9、設置到達速度；

10、在非位置控制方式下，如果電機速度超過本設定值，則速度到達開關信號為ON，否則為OFF；

11、在位置控制方式下，不用此參數；

12、與旋轉方向無關。

應用領域編輯 語音

伺服驅動器廣泛應用于注塑機領域、紡織機械、包裝機械、數控機床領域等。

控制器特點編輯 語音

調速比1：5000

轉數比0.3：1500

有位置控制

有零速鎖定

過載能力200[%]―300[%]

起動力矩大

轉速不受負載影響

三閉環控制

我司主要做歐美品牌，我們在德國美國有公司，可以采購歐洲美洲任何國家的品牌，如有需求，請與我聯系。

一、氣動品牌:寶德BURKERT，德國FESTO日本CKD喜開理 日本小金井KOGANEI 日本SMC 韓國TKC YPC TPC 意大利UNIVER 英國諾冠NORGREN意大利康茂勝，美國紐蔓蒂克，美國ROss，中國臺灣亞德客，中國臺灣金器(這些氣動的主要做電磁閥又分為很多小種，節流閥，減壓閥，單向閥，油霧器，過濾器，接頭，開關，氣管等)美國ASCO(主要閥門類)寶德BURKERT 主要做BURKERT電磁閥，BURKERT比例閥，BURKERT角座閥，BURKERT調節閥，BURKERT隔膜閥，BURKERT先導閥，BURKERT閥島，BURKERT流量開關，BURKERT傳感器，BURKERT電導率，BURKERT變送器，BURKERT控制器，BURKERT定位器等

二、液壓品牌:日本不二越NACHI，日本太陽鐵工，美國VICKERS威格士，美國派克PARHER，德國哈威HAWE，日本豐興T0YOOKI，日本DAIKIN大金，意大利ATOS阿托斯，德國力士樂REXROTH，，這些是液壓產品主要做，電磁閥，電磁換向閥，比例閥，溢流閥，放大器，液壓泵，齒輪泵，柱塞泵，葉片泵，伺服閥等可以作為參考。美國M0OG只做伺服閥

三、工控產品:德國易福門IFH，德國PILZ皮爾磁，日本SUNX神視，德國圖爾克TURCK，日本基恩士，德國P+F倍加福，德國菲尼克斯，德國SICK施克，德國西門子，日本歐姆龍，德國賀德客，德國巴魯夫，(主要做傳感器，開關，安全柵，繼電器類)德國赫斯蔓主要做交換機四:儀器儀表類:德國EH 羅斯斯蒙特，主要做變送器，流量計，壓力傳感器等。