Les servomoteurs sont des éléments essentiels des systèmes de commande de mouvement modernes et sont fréquemment utilisés dans les équipements d’automatisation tels que les robots industriels et les centres d’usinage CNC. En particulier, les servomoteurs commandant des moteurs synchrones à aimants permanents à courant alternatif font l’objet de nombreuses recherches, tant au niveau national qu’international. Les algorithmes de commande en boucle fermée (courant, vitesse et trois positions) basés sur la commande vectorielle sont largement utilisés dans la conception des servomoteurs à courant alternatif. La pertinence de la commande de vitesse au sein de l’algorithme est déterminante pour le bon fonctionnement du système de commande, et notamment pour les performances de cette commande.
Fonctionnement d’un servomoteur
Les servomoteurs utilisent tous un processeur de signal numérique (DSP) comme unité de commande, permettant des algorithmes de contrôle plus complexes, la numérisation, la mise en réseau et une intelligence accrue. Les dispositifs de puissance intègrent généralement un circuit de commande équipé de modules de puissance intelligents (IPM), qui comprend un circuit de commande ainsi que des circuits de détection et de protection contre les surtensions, les surintensités, la surchauffe et les sous-tensions. Un circuit de démarrage progressif est également ajouté à la boucle principale afin de réduire l’impact de la phase de démarrage sur le fonctionnement du variateur.
Tout d’abord, l’unité de commande redresse l’alimentation triphasée d’entrée ou le réseau électrique via un pont redresseur triphasé pour obtenir le courant continu correspondant. Une fois redressé, le servomoteur est alimenté par un onduleur triphasé à modulation de largeur d’impulsion (PWM) à onde sinusoïdale. L’ensemble du processus de l’unité d’entraînement peut être considéré comme une conversion AC-DC-AC. Le circuit principal du redresseur (AC-DC) est un pont redresseur triphasé non commandé. Les servomoteurs de haute qualité proposent généralement trois modes de commande : commande de position, commande de couple et commande de vitesse.
Commande de position : Le mode de commande de position détermine généralement la vitesse de rotation par la fréquence des impulsions d’entrée externes et l’angle de rotation par le nombre d’impulsions. Certains servomoteurs peuvent également assigner directement la vitesse et le déplacement par communication. Grâce à sa capacité de contrôle très précis de la vitesse et de la position, le mode de commande de position est couramment utilisé dans les dispositifs de positionnement.
Contrôle du couple : La méthode de contrôle du couple consiste à définir le couple de sortie externe de l’arbre moteur par l’intermédiaire d’une entrée analogique externe ou d’une adresse directe. Le couple de consigne peut être modifié instantanément en changeant la valeur de l’entrée analogique. Le réglage du couple doit être ajusté en fonction du rayon d’enroulement afin de garantir que la force exercée sur le matériau reste constante.
Le mode vitesse permet de contrôler la vitesse via une entrée analogique ou une fréquence d’impulsions. Lorsque le contrôleur supérieur est doté d’une boucle PID externe, le mode vitesse peut également servir au positionnement, à condition d’utiliser le signal de position du moteur ou le signal de position de la charge directe. Ce signal est ensuite transmis au contrôleur supérieur pour le calcul de la position. Le mode position prend également en charge le signal de position de la charge directe détecté par la boucle externe. Dans ce cas, l’encodeur situé en bout d’arbre moteur mesure uniquement la vitesse du moteur, et le signal de position est fourni par le dispositif de détection directe en bout de charge. Ceci permet de réduire les étapes de conversion intermédiaires et d’améliorer la précision de positionnement de l’ensemble du système.
S’il n’y a pas d’exigence concernant la vitesse et la position du moteur, et qu’il suffit de fournir un couple constant, utilisez bien sûr le mode couple.
Si vous avez des exigences de précision particulières en matière de position et de vitesse, mais que le couple en temps réel ne vous importe pas beaucoup, il n’est pas pratique d’utiliser le mode couple ; il est préférable d’utiliser le mode vitesse ou position.
Si le contrôleur supérieur possède une meilleure fonction de régulation en boucle fermée, la régulation de vitesse sera plus efficace. Si les exigences ne sont pas très élevées, ou s’il n’y a pratiquement aucune contrainte de temps réel, on utilise la régulation de position.
Le schéma de fonctionnement du servovariateur est décrit ci-dessus. Pour plus d’informations sur les servovariateurs professionnels, veuillez contacter Ouke. Ouke est un fournisseur spécialisé proposant des servomoteurs Fanuc, des servovariateurs Siemens et Mitsubishi, des codeurs pour servomoteurs Fanuc, des cartes électroniques Fanuc, etc.
