伺服电机的三种控制方式

伺服电机的三种控制方式在机器人技术和工业自动化中使用的伺服电机是非常普遍的，它们以其精确性和高效性而闻名。

本文将探讨伺服电机的三种控制方式：位置控制、速度控制和扭矩控制。

位置控制对伺服电机进行位置控制时，旋转角度被用来确定电机的位置。

通过对电机施加脉冲信号来控制电机的角度。

脉冲信号的数量和方向确定了电机的最终位置。

位置控制对于需要旋转至精确位置的应用而言是最常用的控制方式。

在位置控制中，可以轻松地调整旋转速度和加速度，以适应不同的应用场景。

这种控制方式常用于需要从一个点到另一个点进行精确定位的工作环境中，例如工业机器人和自动化生产线。

速度控制另一种流行的伺服电机控制方式是速度控制。

在这种模式下，控制器决定电机的旋转速度，通过动态调节脉冲信号的频率来实现。

通常，这种方法用于相对简单的应用中，例如需要旋转一定速度的传送带或振动器使用的电机。

速度控制可与位置模式结合使用，以确保在不同的应用场景中电机始终达到所需的位置和速度。

扭矩控制伺服电机的第三种常用控制方式是扭矩控制。

在扭矩模式下，电机转子上的力矩受控制器限制，而这通常是通过测量电机转矩及其与设定值之间的差异来实现的。

通过控制转矩大小，电机可以用于各种重载及负载循环工作场所，例如需要承载重物的生产车间。

伺服电机提供了许多优点，可以利用其高速度、高准确度和强大扭矩特性来满足不同的工业应用需求。

而控制者可以通过合适的控制方式来达到所需的控制效果，从而实现更高质量的生产和更安全、更可靠的设备运行。

这三种控制方式是伺服电机中常见的技术手段，未来在伺服电机领域中会不断涌现出更多的技术手段，我们需要紧跟这些创新技术的便利，努力开拓利用伺服电机的广泛应用前景。

伺服电机是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。

在不同场景下，伺服电机的控制方式各有不同，在进行选择之前你需要先了解伺服电机是三种控制方式各有其特点，下面小编就给大家介绍一下伺服电机的三种控制方式。

伺服电机控制方式有脉冲、模拟量和通讯控制这三种1、伺服电机脉冲控制方式在一些小型单机设备，选用脉冲控制实现电机的定位，应该是最常见的应用方式，这种控制方式简单，易于理解。

基本的控制思路：脉冲总量确定电机位移，脉冲频率确定电机速度。

都是脉冲控制，但是实现方式并不一样：第一种，驱动器接收两路(A、B路)高速脉冲，通过两路脉冲的相位差，确定电机的旋转方向。

如上图中，如果B相比A相快90度，为正转；那么B相比A相慢90度，则为反转。

运行时，这种控制的两相脉冲为交替状，因此我们也叫这样的控制方式为差分控制。

具有差分的特点，那也说明了这种控制方式，控制脉冲具有更高的抗干扰能力，在一些干扰较强的应用场景，优先选用这种方式。

但是这种方式一个电机轴需要占用两路高速脉冲端口，对高速脉冲口紧张的情况，比较尴尬。

第二种，驱动器依然接收两路高速脉冲，但是两路高速脉冲并不同时存在，一路脉冲处于输出状态时，另一路必须处于无效状态。

选用这种控制方式时，一定要确保在同一时刻只有一路脉冲的输出。

两路脉冲，一路输出为正方向运行，另一路为负方向运行。

和上面的情况一样，这种方式也是一个电机轴需要占用两路高速脉冲端口。

第三种，只需要给驱动器一路脉冲信号，电机正反向运行由一路方向IO信号确定。

这种控制方式控制更加简单，高速脉冲口资源占用也最少。

在一般的小型系统中，可以优先选用这种方式。

2、伺服电机模拟量控制方式在需要使用伺服电机实现速度控制的应用场景，我们可以选用模拟量来实现电机的速度控制，模拟量的值决定了电机的运行速度。

模拟量有两种方式可以选择，电流或电压。

电压方式，只需要在控制信号端加入一定大小的电压即可。

实现简单，在有些场景使用一个电位器即可实现控制。

伺服控制的三种模式伺服控制是一种常见的电机控制方法，常被应用于自动化系统中。

伺服控制可以控制电机的位置、速度和力矩等运动参数，以实现精确定位、高速运动和灵活控制。

伺服控制的三种模式包括位置控制模式、速度控制模式和力矩控制模式。

1.位置控制模式：位置控制是伺服控制中最基本的模式。

在位置控制模式下，伺服系统会根据控制器发出的指令，精确控制电机的位置。

电机会根据控制器发送的位置指令来调整自身运动，直到达到指定的位置。

这种模式适用于需要精确定位的应用，比如机床加工、自动化搬运系统等。

在位置控制模式中，控制器会不断比较电机实际位置和目标位置的差异，并根据差异值计算出合适的控制指令，将其发送给电机驱动器。

电机驱动器根据控制指令，调整电机的输出力矩和速度，使得电机能够向目标位置运动。

当电机接近目标位置时，控制器会将指令的精度要求调整为更高，以提高定位的精确度。

2.速度控制模式：速度控制是伺服控制中常见的模式之一、在速度控制模式下，伺服系统会控制电机的速度，让电机以特定的速度稳定运动。

这种模式适用于需要稳定的速度输出的应用，比如输送带系统、印刷机械等。

在速度控制模式中，控制器会根据设定的速度要求，计算出合适的速度指令，发送给电机驱动器。

电机驱动器根据速度指令调整输出力矩，使得电机能够以设定的速度运动。

控制器也会不断比较电机实际速度和设定速度的差异，并根据差异值调整控制指令，以保持电机速度的稳定性。

3.力矩控制模式：力矩控制是伺服控制中较为高级的模式之一、在力矩控制模式下，伺服系统会控制电机的输出力矩，以实现特定的力矩要求。

这种模式适用于需要精确控制力矩的应用，比如机器人力控系统、医疗器械等。

在力矩控制模式中，控制器会根据设定的力矩要求，计算出合适的力矩指令，发送给电机驱动器。

电机驱动器根据力矩指令调整输出力矩，使得电机能够输出设定的力矩。

控制器会不断比较电机实际力矩和设定力矩的差异，并根据差异值调整控制指令，以保持力矩的稳定性。

伺服电机控制方法
伺服电机控制方法可以分为位置控制、速度控制和力控制等几种方法。

1. 位置控制：伺服电机通过控制位置反馈，使电机转动到指定的位置。

一种常用的方法是PID控制，通过计算电机当前位置与目标位置之间的偏差，并根据比例、积分和微分系数对电机施加适当的控制力，将电机转动到目标位置。

2. 速度控制：伺服电机通过控制电机的转速，使电机以指定的速度运动。

常用的方法是通过测量电机的速度反馈信号，计算出速度误差，并根据比例、积分和微分系数对电机施加适当的控制力，使其达到目标速度。

3. 力控制：伺服电机通过对电机施加适当的控制力，使其产生指定的力或扭矩。

方法之一是通过力传感器或力反馈信号来测量电机输出的力，并根据比例、积分和微分系数计算出力误差，并对电机施加适当的力控制力，以使其达到目标力或扭矩。

以上是常见的三种伺服电机控制方法，选择哪种方法取决于具体的应用需求和系统要求。

PLC控制伺服电机的三种方式描述为大家讲解的是关于PLC控制伺服电机三种方式：一、转矩控制二、位置控制三、速度模式一、转矩控制转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm：如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。

可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。

二、位置控制位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。

由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。

3、速度模式通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。

以SINAMICS V90系统为例说明SINAMICS V90 根据不同的应用分为两个版本：1. 脉冲序列版本（集成了脉冲，模拟量，USS/MODBUS）2. PROFINET通讯版本SINAMICS V90 脉冲版本可以实现内部定位块功能，同时具有脉冲位置控制，速度控制，力矩控制模式。

下图所示为脉冲串指令速度控制模式（PTI）下的默认接口定义，符合标准的应用习惯。

同时只允许使用一个脉冲输入通道，其他控制信号也可以自由分配到数字量输入和输出端子上，请参见操作手册。

数字量输入，支持NPN和PNP两种类型。

接线图中的24V电源如下：（1）用于SINAMICS V90的24V电源。

所有的PTO信号都必须连接至使用同一24V电源的控制器，如SINAMICS V90。

（2）隔离的数字量输入电源，可使用控制器电源。

一般伺服都有三种控制方式:速度控制方式,转矩控制方式,位置控制方式 .1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm 时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。

可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。

应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。

2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。

由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。

3、速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。

位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加整个系统的定位精度。

4、谈谈3环，伺服电机一般为三个环控制，所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。

最内的PID环就是电流环，此环完全在伺服驱动器内部进行，通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流，负反馈给电流的设定进行P ID调节，从而达到输出电流尽量接近等于设定电流，电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。

第2环是速度环，通过检测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节，它的环内PID输出直接就是电流环的设定，所以速度环控制时就包含了速度环和电流环，换句话说任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流（转矩）的控制以达到对速度和位置的相应控制。

伺服电机的三种控制方法伺服电机是一种可以对位置、速度和力矩进行准确控制的电机。

它具有以下几种控制方法，分别是位置控制、速度控制和力矩控制。

一、位置控制位置控制是指通过对伺服电机施加电压信号，使其能够准确地达到所需的位置。

常见的位置控制方法有以下三种：1.开环位置控制：开环位置控制是最简单的位置控制方法之一、它通过事先设定好的指令信号，控制伺服电机的运动到达预定的位置。

但由于无法准确感知位置误差，因此容易受到负载变动、摩擦力等因素的影响，导致控制精度较低。

2.简单闭环位置控制：简单闭环位置控制是在开环控制的基础上，增加了位置反馈信息来实现更精确的位置控制。

闭环控制使用编码器或位置传感器等设备来实时感知伺服电机的位置，并与设定的指令信号进行比较，控制电机的转动，减小位置误差。

但简单闭环位置控制无法考虑到负载变化对位置控制的影响。

3.PID闭环位置控制：PID闭环位置控制是在简单闭环控制的基础上，增加了比例、积分和微分控制来进一步提高位置控制精度。

PID控制器根据伺服电机的位置误差、变化速率和累计偏差，调整电机驱动器的输出信号，以实现位置的精确控制。

PID控制器通常调整PID参数，以逐步减小位置误差，使得伺服电机能够快速且准确地达到所需位置。

二、速度控制速度控制是指通过对伺服电机施加电压信号，使其能够达到预设的速度。

常见的速度控制方法有以下几种：1.矢量控制：矢量控制是一种通过使用矢量变量来控制电机的速度和方向的方法。

它可以实现电机的快速启动、减速和正反转，并具有良好的动态响应性能。

矢量控制通常需要精确的位置反馈或速度反馈信号，并使用PI控制器来调整速度误差和电机转矩。

2.开环速度控制：开环速度控制是在没有速度反馈信号的情况下，通过一个开环速度控制器来控制电机的转速。

开环速度控制通常使用一个指令信号，在不考虑负载变化的情况下提供固定转速。

由于没有速度反馈信号，开环速度控制容易受到负载变化和负载扰动的影响，控制精度较低。

伺服控制的三种模式一般伺服都有三种控制方式:速度控制方式,转矩控制方式,位置控制方式，速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的.位置控制是通过发脉冲来控制的.具体采用什么控制方式要根据客户的要求,满足何种运动功能来选择. 如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。

如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。

如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。

如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。

就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。

对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。

那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。

如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。

一般说驱动器控制的好不好，每个厂家的都说自己做的最好，但是现在有个比较直观的比较方式，叫响应带宽。

当转矩控制或者速度控制时，通过脉冲发生器给他一个方波信号，使电机不断的正转、反转，不断的调高频率，示波器上显示的是个扫频信号，当包络线的顶点到达最高值的70.7%时，表示已经失步，此时的频率的高低，就能显示出谁的产品牛了，一般的电流环能作到1000Hz 以上，而速度环只能作到几十赫兹。

换一种比较专业的说法：运动伺服一般都是三环控制系统，从内到外依次是电流环速度环位置环。

1、首先电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，我们称为“电流环给定”吧，然后呢就是电流环的这个给定和“电流环的反馈”值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机，“电流环的输出”就是电机的每相的相电流，“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件（磁场感应变为电流电压信号）反馈给电流环的。