現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展迅速,數(shù)字控制技術(shù)已經(jīng)完全取代了模擬控制技術(shù)。各種數(shù)字控制模塊已經(jīng)相當(dāng)成熟,電流、速度和位置控制已成為標(biāo)準(zhǔn)的基本環(huán)節(jié);新型功率半導(dǎo)體器件、高性能DSP加FPGA、以及伺服控制專用模塊不斷涌現(xiàn)。國外企業(yè)伺服產(chǎn)品每五年就會換代,新的功率器件或模塊每三年就會更新一次,新的軟件算法更是日新月異。總結(jié)國內(nèi)外伺服廠家的技術(shù)路線和產(chǎn)品路線,結(jié)合市場需求的變化,可以看到以下一些最新發(fā)展趨勢:
高效率化。盡管這方面的工作早就在進(jìn)行,但是仍需要繼續(xù)加強(qiáng)。主要包括電機(jī)本身的高效率比如永磁材料性能的改進(jìn)和更好的磁鐵安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計,驅(qū)動系統(tǒng)的高效率化,逆變器驅(qū)動電路的優(yōu)化,加減速運(yùn)動的優(yōu)化,再生制動和能量反饋以及更好的冷卻方式等。
高速、高精、高性能化。采用更高精度的編碼器(每轉(zhuǎn)百萬脈沖級),更高采樣精度和數(shù)據(jù)位數(shù)、速度更快的DSP,無齒槽效應(yīng)的高性能旋轉(zhuǎn)電機(jī)、直線電機(jī),以及應(yīng)用適應(yīng)、人工智能等各種現(xiàn)代控制策略,不斷提高伺服系統(tǒng)的指標(biāo)。
通用化。通用型驅(qū)動器配置有大量的參數(shù)和豐富的菜單功能,便于用戶在不改變硬件配置的條件下,設(shè)置成V/F 控制、無速度傳感器開環(huán)矢量控制、閉環(huán)磁通矢量控制、永磁無刷交流伺服電動機(jī)控制及再生單元等五種工作方式,適用于各種場合,可以驅(qū)動不同類型的電機(jī),比如異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、無刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī),也可以適應(yīng)不同的傳感器類型甚至無位置傳感器。可以使用電機(jī)本身配置的反饋構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng),也可以通過接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構(gòu)成高精度全閉環(huán)控制系統(tǒng)。
智能化。現(xiàn)代交流伺服驅(qū)動器都具備參數(shù)記憶、故障自診斷和分析功能,絕大多數(shù)進(jìn)口驅(qū)動器都具備負(fù)載慣量測定和自動增益調(diào)整功能,有的可以自動辨識電機(jī)的參數(shù),自動測定編碼器零位,有些則能自動進(jìn)行振動抑止。將電子齒輪、電子凸輪、同步跟蹤、插補(bǔ)運(yùn)動等控制功能和驅(qū)動結(jié)合在一起,對于伺服用戶來說,則提供了更好的體驗。
網(wǎng)絡(luò)化和模塊化。將現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、甚至無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成到伺服驅(qū)動器當(dāng)中,已經(jīng)成為歐洲和美國廠商的常用做法。現(xiàn)代工業(yè)局域網(wǎng)發(fā)展的重要方向和各種總線標(biāo)準(zhǔn)競爭的焦點在于如何適應(yīng)高性能運(yùn)動控制對數(shù)據(jù)傳輸實時性、可靠性、同步性的要求。隨著國內(nèi)對大規(guī)模分布式控制裝置的需求上升,高檔數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)成功,以致于對網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字伺服的開發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。模塊化不僅指伺服驅(qū)動模塊、電源模塊、再生制動模塊、通訊模塊之間的組合方式,還指伺服驅(qū)動器內(nèi)部軟件和硬件的模塊化和可重用。
從故障診斷到預(yù)測性維護(hù)。最新的產(chǎn)品嵌入了預(yù)測性維護(hù)技術(shù),使得人們可以通過Internet 及時了解重要技術(shù)參數(shù)的動態(tài)趨勢,并采取預(yù)防性措施。比如:關(guān)注電流的升高,負(fù)載變化時評估尖峰電流,外殼或鐵芯溫度升高時監(jiān)視溫度傳感器,以及對電流波形發(fā)生的任何畸變保持警惕。
專用化和多樣化。雖然市場上存在通用化的伺服產(chǎn)品系列,但是為某種特定應(yīng)用場合專門設(shè)計制造的伺服系統(tǒng)極其常見。運(yùn)用磁性材料不同性能、不同形狀、不同表面粘接結(jié)構(gòu)(SPM)和嵌入式永磁(IPM)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)出現(xiàn),分割式鐵芯結(jié)構(gòu)工藝在日本的使用使永磁無刷伺服電機(jī)的生產(chǎn)實現(xiàn)了高效率、大批量和自動化,并引起國內(nèi)廠家的研究。
小型化和大型化。無論是永磁無刷伺服電機(jī)還是步進(jìn)電機(jī)都向更小的尺寸發(fā)展,比如20,28,35mm 外徑;同時也發(fā)展更大功率和尺寸的機(jī)種,已經(jīng)看到500KW 永磁伺服電機(jī)的出現(xiàn)。體現(xiàn)了向兩極化發(fā)展的傾向。
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