一文讀懂運動(dòng)控制驅動(dòng)器的技術(shù)邏輯

電動(dòng)驅動(dòng)器是一種通過(guò)控制設備來(lái)調節電動(dòng)機操作的系統。驅動(dòng)器的主要任務(wù)是管理電能（以及氣動(dòng)和氣動(dòng)）轉換為機械能（線(xiàn)性，旋轉，振蕩或其他類(lèi)型的運動(dòng)），并針對特定應用進(jìn)行了優(yōu)化。它們由幾個(gè)組件組成，包括電動(dòng)機，伺服電動(dòng)機，步進(jìn)電動(dòng)機，逆變器，傳感器和控制系統。
另一方面，運動(dòng)控制涉及調節和管理運動(dòng)以獲得準確可靠的行為，因此它們可用于控制電動(dòng)機的速度，扭矩和位置，從而可以進(jìn)行廣泛的機械應用。驅動(dòng)器可以以直流電為單位，以獲取運動(dòng)應用，或者在交替的電流中，尤其是在需要大量功率的工業(yè)領(lǐng)域（單相或三相）中。
如今，從工業(yè)自動(dòng)化到機器人技術(shù)，從輸送帶到機床，從電動(dòng)汽車(chē)中的電動(dòng)機控制到飛機導航系統，從打印機，硬盤(pán)，硬盤(pán)等小型消費者設備到風(fēng)力渦輪機和電動(dòng)汽車(chē)系統的調節。新型驅動(dòng)器當前配備了集成的電子設備，可在緊湊的空間中化控制和功率。驅動(dòng)器直接集成到電動(dòng)機中，因此，簡(jiǎn)化了機器的架構，并減少了接線(xiàn)和尺寸。
驅動(dòng)器必須根據自己的需求執行兩個(gè)主要任務(wù)：
用正確的電流和電壓參數充分為電動(dòng)機或執行器供電
準確控制電動(dòng)機的行為
必須針對設備的應用調整所有關(guān)鍵參數，例如名義功率，超載，滿(mǎn)載和泛濫電流。除了功率規格外，系統還必須很好地滿(mǎn)足反饋機制的要求，并完美地管理了電動(dòng)機的投入和產(chǎn)出。必須確保正確實(shí)施通信協(xié)議，以便系統可以在與其他設備或控制網(wǎng)絡(luò )集成時(shí)有效地運行。
此外，對工作溫度的連續監測是一個(gè)關(guān)鍵方面，因為它允許檢測任何過(guò)熱并迅速干預。如有必要，采用主動(dòng)冷卻解決方案（例如通風(fēng)系統或強迫冷卻）可能是合適的，以確保隨著(zhù)時(shí)間的推移穩定和延長(cháng)的操作。同樣，根據應用程序和安全要求的特定需求，可能有必要整合動(dòng)態(tài)或機械制動(dòng)器。這些設備對于確保緊急情況下的直接系統關(guān)閉，減少對周?chē)M件或結構的損害的風(fēng)險以及提高整體系統可靠性特別有用。
反饋機制
反饋是電動(dòng)機控制的關(guān)鍵元素，對于確保系統能夠準確，可預測地運行至關(guān)重要（請參見(jiàn)圖1中的相關(guān)圖）。它允許系統不斷監視位置，速度或其他操作變量，并自動(dòng)調整與設定目標的任何偏差。在一個(gè)過(guò)程中，系統輸出信號的一部分被饋回其輸入，以將其與所需的值進(jìn)行比較。實(shí)際值和所需值之間的差異會(huì )產(chǎn)生一個(gè)信號，該信號用于調整系統的輸入并減少差異。
驅動(dòng)器以精度控制電動(dòng)機的輸出和對輸入信號的響應。實(shí)際上，它們充當“控制器”，該“控制器”不斷糾正電動(dòng)機的動(dòng)作，以確保其準確執行所需的任務(wù)。需要傳感器（位置或速度）實(shí)時(shí)提供有關(guān)系統狀態(tài)的準確信息?？刂破鞣治鰝鞲衅魈峁┑臄祿⒂嬎阏`差信號（即差異）。
使用適當的控制算法（例如PID）確定要應用的糾正措施。電動(dòng)機接收正確的控制信號，并相應起作用以減少錯誤。反饋發(fā)生在閉環(huán)中，在該循環(huán)中，系統將繼續監視和糾正，直到錯誤化為止。實(shí)施反饋循環(huán)可以使伺服驅動(dòng)器對電動(dòng)機進(jìn)行實(shí)時(shí)校正。這樣可以確保電動(dòng)機在所需條件下運行。
為微控制器實(shí)施偽代碼的一個(gè)示例，而無(wú)需介紹編程語(yǔ)言的技術(shù)細節，可能是：
初始化與電動(dòng)機和溫度傳感器連接有關(guān)的引腳
連續讀取MCU的模擬端口的溫度傳感器值
將電壓讀數與預定閾值進(jìn)行比較
通過(guò)選擇適當的PWM信號速度，根據傳感器的電壓調節電動(dòng)機的速度
重復周期以不斷監測溫度

 圖1：反饋的理論操作

伺服電機和伺服驅動(dòng)器
伺服驅動(dòng)器及其伺服電動(dòng)機如圖2所示。伺服驅動(dòng)器是閉環(huán)控制系統中的基本電子組件，它會(huì )產(chǎn)生旋轉伺服電機所需的能量。它包括電子電路，伺服電機和反饋傳感器。伺服驅動(dòng)器會(huì )根據系統的需求使電動(dòng)機加速，減速，停止或向后移動(dòng)。沒(méi)有它，電動(dòng)機將以不受控制的方式旋轉。它必須滿(mǎn)足工業(yè)或民用自動(dòng)化中運動(dòng)控制應用的要求，以確保高精度的定位控制。
從幾十瓦特的小冪中，運行目標可以相當寬。它的特征是慣性速率取決于項目的規格，其運動(dòng)扭矩和角速度的變化值。他們可以控制各種伺服電機，包括AC，DC，刷，無(wú)刷，旋轉或線(xiàn)性電動(dòng)機。反饋設備可以是電位計，霍爾效應傳感器，加速度計，轉速計或其他合適的傳感器。然后，伺服驅動(dòng)器將能量提供給伺服電機，并比較反饋信號，并根據需要調整電動(dòng)機的行為。
運動(dòng)控制驅動(dòng)器

 圖2：帶有伺服器的伺服驅動(dòng)器（來(lái)源：Inovance）