Как платката на серво драйвера постига високо-прецизна синхронизация на позиция/скорост/въртящ момент чрез алгоритми за управление на затворен-контур?

Платката на серво драйвера постига високо-прецизна синхронизация на позицията, скоростта и въртящия момент чрез алгоритъм за управление на затворен-контур. Ядрото на този подход се крие в динамичен механизъм за настройка на „обратна-сравнение-корекция“, съчетаващ много-контролна архитектура с интелигентен алгоритъм за оптимизиране. Следното е опростено обяснение на неговия принцип на работа:

1. Основната логика на управлението със затворен-контур: обратна връзка и корекция
Управлението по затворен -контур на серво система е подобно на „автономно шофиране“:

Целева настройка: Потребителят въвежда команда за позиция (напр. "преместване на 100 mm"), команда за скорост (напр. "500rpm") или команда за въртящ момент (напр. "10N·m").
Обратна връзка-в реално време: Енкодерът (или сензорът с ефект на Хол) непрекъснато следи действителната позиция на двигателя, скоростта и въртящия момент и предава тези данни на платката на водача.
Сравнение на грешки: Платката на драйвера изчислява разликата между целевата стойност и стойността на обратната връзка (напр. „Текуща позиция 95 mm, грешка 5 mm“).
Динамична корекция: Изходното напрежение/ток се регулира, за да компенсира грешката, като действителната стойност се доближава до целевата стойност.

2. Три-контролна архитектура на цикъла: Съвместно многослойно управление
Платките на серво драйвера обикновено използват три{0}}пластова система за управление: контур на позицията, контур на скоростта и контур на тока (контур на въртящия момент). Всеки контур е отговорен за различни измерения на точност:

Токова верига (контрол на въртящия момент):
Функция: Директно контролира тока на двигателя, постигайки бърза реакция на въртящия момент.
Принцип: Чрез регулиране на работния цикъл на PWM сигнала силата на магнитното поле на двигателя се контролира прецизно, за да се гарантира, че изходният въртящ момент съответства на командата.
Аналогия: Подобно на „мускулния контрол“, той директно определя количеството приложена сила.
Speed ​​​​Loop:
Функция: Основавайки се на токовия контур, стабилизира скоростта на двигателя.
Принцип: Въз основа на обратната връзка на енкодера, той настройва командата на токовия контур, за да елиминира колебанията в скоростта (като забавяне по време на внезапни промени в натоварването).
Аналогия: Подобно на "управление на газта", той поддържа постоянна скорост на шофиране.
Цикъл на позицията:
Функция: В крайна сметка постига прецизно позициониране.
Принцип: Въз основа на целевата позиция и действителната позиция, той генерира команда за скорост (напр. „Текуща позиция 95 мм, ускорете до 500 об./мин.“), която след това се изпълнява от скоростните и текущите вериги.
Аналогия: Подобно на "навигационна система", тя планира маршрути и насочва шофирането. Синергичен механизъм:

Изходът на външния контур (контур на позицията) служи като вход към вътрешния контур (контур на скоростта), който от своя страна служи като вход към текущия контур, образувайки "слоеста" коригираща верига.
Например, когато грешката на позицията е голяма, веригата за позиция ще увеличи командата за скорост, докато веригата за скорост ще увеличи скоростта чрез увеличаване на тока, бързо намалявайки грешката.