現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng),經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字化的轉(zhuǎn)變,數(shù)字控制環(huán)已經(jīng)無處不在,比如換相、電流、速度和位置控制;采用新型功率半導體器件、高性能DSP加FPGA、以及伺服專用模塊也不足為奇。國際廠商伺服產(chǎn)品每5年就會換代,新的功率器件或模塊每2~2.5年就會更新一次,新的軟件算法則日新月異,總之產(chǎn)品生命周期越來越短。
現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng),經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字化的轉(zhuǎn)變,數(shù)字控制環(huán)已經(jīng)無處不在,比如換相、電流、速度和位置控制;采用新型功率半導體器件、高性能DSP加FPGA、以及伺服專用模塊也不足為奇。國際廠商伺服產(chǎn)品每5年就會換代,新的功率器件或模塊每2~2.5年就會更新一次,新的軟件算法則日新月異,總之產(chǎn)品生命周期越來越短?偨Y(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:
1、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,無齒槽效應的高性能旋轉(zhuǎn)電機、直線電機,以及應用自適應、人工智能等各種現(xiàn)代控制策略,不斷將伺服系統(tǒng)的指標提高。
2、一體化和集成化
之山M4電機
3、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,方便地設置成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控制及再生單元等五種工作方式控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,適用于各種場合,可以驅(qū)動不同類型的電機,比如異步電機、永磁同步電機、無刷直流電機、步進電機,也可以適應不同的傳感器類型甚至無位置傳感器。可以使用電機本身配置的反饋構(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)。
4、智能化
之山M3總線伺服
5、網(wǎng)絡化和模塊化
將現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、甚至無線網(wǎng)絡技術(shù)集成到伺服驅(qū)動器當中,已經(jīng)成為歐洲和美國廠商的常用做法,F(xiàn)代工業(yè)局域網(wǎng)發(fā)展的重要方向和各種總線標準競爭的焦點就是如何適應高性能運動控制對數(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,網(wǎng)絡化數(shù)字伺服的開發(fā)已經(jīng)成為當務之急。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,而且指伺服驅(qū)動器內(nèi)部軟件和硬件的模塊化和可重用。
6、從故障診斷到預測性維護
隨著機器安全標準的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的故障診斷和保護技術(shù)(問題發(fā)生的時候判斷原因并采取措施避免故障擴大化)已經(jīng)落伍,最新的產(chǎn)品嵌入了預測性維護技術(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,并采取預防性措施。比如:關(guān)注電流的升高,負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。
7、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,但是為某種特定應用場合專門設計制造的伺服系統(tǒng)比比皆是。利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。
8、小型化和大型化
無論是永磁無刷伺服電機還是步進電機都積極向更小的尺寸發(fā)展,比如20,28,35mm外徑;同時也在發(fā)展更大功率和尺寸的機種,已經(jīng)看到500KW永磁伺服電機的出現(xiàn),體現(xiàn)了向兩極化發(fā)展的傾向。
永磁交流伺服系統(tǒng)的驅(qū)動器結(jié)構(gòu)原理圖解