Servomotoren lassen sich im Allgemeinen in drei Steuerungsmethoden unterteilen: Positions-, Drehzahl- und Drehmomentsteuerung. Dieser Artikel erläutert die Steuerungsmethoden von Servomotoren.
Steuerungsmethoden von Servomotorkomponenten
1. Positionsregelungsmodus
Der Positionsregelungsmodus bezieht sich auf die Regelung mit fester Länge, wobei Winkel oder Länge anhand der Impulsanzahl bestimmt werden. Er basiert auf dem Empfang digitaler Impulse vom Host-Computer zur Steuerung der Servobewegung. Jeder Impuls entspricht einem Winkel, der durch die Genauigkeit des Motor-Encoders und das elektronische Übersetzungsverhältnis bestimmt wird.
2. Geschwindigkeitsregelungsmodus
Der Drehzahlregelungsmodus dient der Steuerung der Drehzahl und des allgemeinen Antriebs. Er nutzt die vom Host-Computer bereitgestellte Spannung zur Regelung der Drehzahl des Elektromotors. Es handelt sich um eine analoge Regelung. Die Drehzahl des Elektromotors wird durch die Größe der Eingangsspannung bestimmt.
3. Drehmomentregelungsmodus
Der Drehmomentregelungsmodus kommt zum Einsatz, wenn eine Kraftsteuerung erforderlich ist, beispielsweise zur Spannungsregelung, zum Ein- und Ausfahren von Rollen und in anderen Fällen, in denen dies durch Stromregelung realisiert wird. Er nutzt die vom Host-Computer bereitgestellte Spannung zur Steuerung von Leistung und Drehzahl des Motors. Sollen Leistung und Drehzahl gleichzeitig gesteuert werden, sind zwei Sätze analoger Größen erforderlich.
Positionsregelung ist in der Regel am weitesten verbreitet, da sie am einfachsten und verständlichsten ist. Bei Anwendungen mit hohen Ansprechzeiten ist jedoch eine Drehzahlregelung erforderlich, da die interne Positionsregelung des Antriebs ebenfalls durch Digital-Analog-Wandlung in ein analoges Signal gesteuert werden muss. Die Drehzahlregelung benötigt einen Wandlungsschritt weniger und reagiert daher schneller als die Positionsregelung.
Regelungsmethoden für AC-Servomotoren
Üblicherweise gibt es auch drei Regelungsmethoden für AC-Servomotoren: Amplitudenregelung, Phasenregelung und Amplituden-Phasen-Regelung.
1. Amplitudenregelung: Die Steuerspannung und die Erregerspannung weisen eine Phasendifferenz von 90 Grad auf, und nur die Amplitude der Steuerspannung wird geändert.
2. Phasensteuerung: Bei der Phasensteuerung sind sowohl die Steuerspannung als auch die Erregerspannung Nennspannungen, und der Servomotor kann durch Ändern der Phasendifferenz zwischen der Steuerspannung und der Erregerspannung gesteuert werden.
3. Amplituden- und Phasensteuerung: Sowohl die Amplitude als auch die Phase werden durch Ändern der Amplitude der Steuerspannung und der Phasendifferenz zwischen Steuerspannung und Erregerspannung gesteuert, um die Drehzahl des Servomotors zu regeln.
In den drei Betriebsarten der Servoregelung werden Drehzahl- und Drehmomentregelung in der Regel analog gesteuert. Die Positionsregelung erfolgt über Impulse. Die Wahl der geeigneten Regelungsmethode richtet sich nach den Kundenanforderungen und den zu erfüllenden Bewegungsfunktionen. Sind Drehzahl und Position des Motors unerheblich, genügt ein konstantes Drehmoment; in diesem Fall ist die Drehmomentregelung erforderlich. Sind hingegen Genauigkeitsanforderungen an Drehzahl und Position gestellt und die Drehmomentregelung in Echtzeit weniger wichtig, ist die Drehmomentregelung weniger geeignet. In diesen Fällen empfiehlt sich die Drehzahl- oder Positionsregelung.
