MOOG穆格伺服驱动器工作原理及有关参数

MOOG穆格公司成立于五十多年前，最初从事飞机等部件的设计及供应。如今，本公司的运动控制技术广泛应用于民用机座舱、发电风机、一级方程式汽车、医用输液系统等众多的市场和应用领域，有效提高相关产品的性能。该公司历史起源于公司创建者威廉 C 穆格，他是一位发明家、企业家，也是一位远见卓识者。1951年，比尔穆格研制成功电液伺服阀，这种装置可把微弱的电脉冲转换为精确而有力的运动。1951年7月，比尔穆格、阿特兄弟俩和卢盖耶在纽约州东奥罗拉租借了已废弃的 Proner 机场的一角，成立了穆格制阀公司(MOOG Valve Company)。

穆格MOOG公司是全球设计，制造和精密运动控制产品和系统集成商。穆格的高性能系统的控制各类飞机，卫星和航天器，运载火箭，工业机械，风能，海洋应用和医疗设备。

美国穆格MOOG产品已广泛应用于世界各国的不同行业，包括钢铁、航空仿真及测试、汽车测试与仿真、能源领域、工业机械、数字化虚拟仿真牙医培训系统等行业，成为深受用户信赖的品牌。

穆格MOOG伺服驱动器（servo drives）又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，是传动技术的产品。

伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统，特别是速度控制性能的发挥起到关键作用 [1]  。

在伺服驱动器速度闭环中，电机转子实时速度测量精度对于改善速度环的转速控制动静态特性至关重要。为寻求测量精度与系统成本的平衡，一般采用增量式光电编码器作为测速传感器，与其对应的常用测速方法为M/T测速法。M/T测速法虽然具有一定的测量精度和较宽的测量范围，但这种方法有其固有的缺陷，主要包括：1）测速周期内必须检测到至少一个完整的码盘脉冲，限制了低可测转速；2）用于测速的2个控制系统定时器开关难以严格保持同步，在速度变化较大的测量场合中无法保证测速精度。因此应用该测速法的传统速度环设计方案难以提高伺服驱动器速度跟随与控制性

工作原理

主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。

随着伺服系统的大规模应用，伺服驱动器使用、伺服驱动器调试、伺服驱动器维修都是伺服驱动器在当今比较重要的技术课题，越来越多工控技术服务商对伺服驱动器进行了技术深层次研究。

伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统，特别是速度控制性能的发挥起到关键作用。

基本要求

伺服进给系统的要求

1、调速范围宽

2、定位精度高

3、有足够的传动刚性和高的速度稳定性

4、快速响应，无超调

为了保证生产率和加工质量，除了要求有较高的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快，因为数控系统在启动、制动时，要求加、减加速度足够大，缩短进给系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。

5、低速大转矩，过载能力强

一般来说，伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载能力，在短时间内可以过载4～6倍而不损坏。

6、可靠性高

要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力。

对电机的要求

1、从低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。

2、电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4～6倍而不损坏。

3、为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。

4、电机应能承受频繁启、制动和反转。

有关参数

位置比例增益

1、设定位置环调节器的比例增益；

2、设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调；

3、参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。

位置前馈增益

1、设定位置环的前馈增益；

2、设定值越大时，表示在任何频率的指令脉冲下，位置滞后量越小；

3、位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提高，但会使系统的位置不稳定，容易产生振荡；

4、不需要很高的响应特性时，本参数通常设为0表示范围：0~100%。

速度比例增益

1、设定速度调节器的比例增益；

2、设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大；

3、在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。

速度积分时间常数

1、设定速度调节器的积分时间常数；

2、设置值越小，积分速度越快。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大；

3、在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。

速度反馈滤波因子

1、设定速度反馈低通滤波器特性；

2、数值越大，截止频率越低，电机产生的噪音越小。如果负载惯量很大，可以适当减小设定值。数值太大，造成响应变慢，可能会引起振荡；

3、数值越小，截止频率越高，速度反馈响应越快。如果需要较高的速度响应，可以适当减小设定值。

最大输出转矩设置

1、设置伺服电机的内部转矩限制值；

2、设置值是额定转矩的百分比；

3、任何时候，这个限制都有效定位完成范围；

4、设定位置控制方式下定位完成脉冲范围；

5、本参数提供了位置控制方式下驱动器判断是否完成定位的依据，当位置偏差计数器内的剩余脉冲数小于或等于本参数设定值时，驱动器认为定位已完成，到位开关信号为 ON，否则为OFF；

6、在位置控制方式时，输出位置定位完成信号，加减速时间常数；

7、设置值是表示电机从0~2000r/min的加速时间或从2000~0r/min的减速时间；

8、加减速特性是线性的到达速度范围；

9、设置到达速度；

10、在非位置控制方式下，如果电机速度超过本设定值，则速度到达开关信号为ON，否则为OFF；

11、在位置控制方式下，不用此参数；

12、与旋转方向无关。

应用领域编辑 语音

伺服驱动器广泛应用于注塑机领域、纺织机械、包装机械、数控机床领域等。

控制器特点编辑 语音

调速比1：5000

转数比0.3：1500

有位置控制

有零速锁定

过载能力200[%]―300[%]

起动力矩大

转速不受负载影响

三闭环控制

我司主要做欧美品牌，我们在德国美国有公司，可以采购欧洲美洲任何国家的品牌，如有需求，请与我联系。

一、气动品牌:宝德BURKERT，德国FESTO日本CKD喜开理 日本小金井KOGANEI 日本SMC 韩国TKC YPC TPC 意大利UNIVER 英国诺冠NORGREN意大利康茂胜，美国纽蔓蒂克，美国ROss，中国台湾亚德客，中国台湾金器(这些气动的主要做电磁阀又分为很多小种，节流阀，减压阀，单向阀，油雾器，过滤器，接头，开关，气管等)美国ASCO(主要阀门类)宝德BURKERT 主要做BURKERT电磁阀，BURKERT比例阀，BURKERT角座阀，BURKERT调节阀，BURKERT隔膜阀，BURKERT先导阀，BURKERT阀岛，BURKERT流量开关，BURKERT传感器，BURKERT电导率，BURKERT变送器，BURKERT控制器，BURKERT定位器等

二、液压品牌:日本不二越NACHI，日本太阳铁工，美国VICKERS威格士，美国派克PARHER，德国哈威HAWE，日本丰兴T0YOOKI，日本DAIKIN大金，意大利ATOS阿托斯，德国力士乐REXROTH，，这些是液压产品主要做，电磁阀，电磁换向阀，比例阀，溢流阀，放大器，液压泵，齿轮泵，柱塞泵，叶片泵，伺服阀等可以作为参考。美国M0OG只做伺服阀

三、工控产品:德国易福门IFH，德国PILZ皮尔磁，日本SUNX神视，德国图尔克TURCK，日本基恩士，德国P+F倍加福，德国菲尼克斯，德国SICK施克，德国西门子，日本欧姆龙，德国贺德客，德国巴鲁夫，(主要做传感器，开关，安全栅，继电器类)德国赫斯蔓主要做交换机四:仪器仪表类:德国EH 罗斯斯蒙特，主要做变送器，流量计，压力传感器等。