外行聊伺服控制基础 之二

华丽转身

上一次聊到无刷电机，今天续上。无刷直流电机也是永磁电机，但是和有刷直流电机不同的是，永久磁铁是被安装在转子上。电机绕组安装在定子上。和有刷直流电机相同的是，电流的方向的逆转仍然是必须的，需要在正确的时刻，正确的方位，通过磁场和绕组的相互作用产生正确方向的驱动扭矩，这就是无刷电机转动的秘密。无刷电机是通过伺服驱动改变电流方向，这一点和有刷电机不同，有刷电机是通过机械的办法实现的。


光电编码器
光电编码器分两种，增量式和绝对式，又称为脉冲盘式和码盘式，主要区别在于编码盘的结构的不同。伺服电机内置有光电编码器。为了防止打滑带来的磨损的问题，光电传感器直接固连到电机轴上，这就保证了编码器和电机轴是同步的，你走我也走，你停我也停，就是电机轴转动量非常微小，也能被编码器感知到。


编码器从结构上看，包含LED光源，凸镜/棱镜，编码盘，感光器。其中编码盘是最关键的，编码盘布置有一圈或者多圈环形的，透明不透明相间的刻线。通过编排刻线在空间上的相对位置和大小来实现控制光线通或者断。感光器通过计算明暗变化/脉冲个数来决定转速。为了实现辨别转向，布置两列相位角为90度的刻线簇，这样就有两组脉冲信号，看哪个信号先出现，就可以决定转向。


编码器从应用上看，增量式编码器主要用于测速、定位，需要设置原点，因为增量式编码器不知道自己的绝对位置，这是由编码盘的结构决定的，因为它的编码盘无论在哪个方位都是是对称的。绝对式编码器主要用于机械手，因为机械手需要时刻知道自己的姿势，而且往往不超过一圈，用绝对式编码器再合适不过。


伺服控制逻辑


如何表达伺服控制逻辑呢，可以有无数种表达方式，方框图是其中一种，是浓缩了的表达，因为很多细节都看不到了。


待续