Das Funktionsprinzip des Servomotors

A Servomotorist ein Motor, der Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung präzise steuern kann und typischerweise in Anwendungen eingesetzt wird, die eine hochpräzise Bewegungssteuerung erfordern. Es kann als ein Motor verstanden werden, der dem Befehl des Steuersignals gehorcht: Bevor das Steuersignal ausgegeben wird, steht der Rotor still; Beim Senden des Steuersignals dreht sich der Rotor sofort; Bei Verlust des Steuersignals kann der Rotor sofort stoppen. Sein Funktionsprinzip umfasst ein Steuerungssystem, einen Encoder und eine Rückkopplungsschleife. Nachfolgend finden Sie eine ausführliche Erläuterung der Funktionsweise von Servomotoren:

Steuerungssystem: Das Steuerungssystem eines Servomotors besteht normalerweise aus Controller, Treiber und Motor. Der Controller empfängt von außen Steuersignale wie Positionsvorgaben oder Geschwindigkeitsvorgaben, wandelt diese Signale dann in Strom- oder Spannungssignale um und sendet sie an den Fahrer. Der Fahrer steuert die Drehung des Motors entsprechend dem Steuersignal, um die erforderliche Positions- oder Geschwindigkeitsregelung zu erreichen.

Encoder: Servomotoren sind normalerweise mit einem Encoder ausgestattet, um die tatsächliche Position des Motorrotors zu messen. Der Encoder gibt die Rotorpositionsinformationen an das Steuerungssystem zurück, sodass das Steuerungssystem die Position des Motors in Echtzeit überwachen und anpassen kann.

Rückkopplungsschleife: Das Steuerungssystem von Servomotoren verwendet normalerweise eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis, die die Leistung des Motors anpasst, indem sie kontinuierlich die tatsächliche Position misst und sie mit der gewünschten Position vergleicht. Diese Rückkopplungsschleife stellt sicher, dass Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung des Motors mit dem Steuersignal übereinstimmen und ermöglicht so eine präzise Bewegungssteuerung.

Steueralgorithmus: Das Steuersystem des Servomotors verwendet normalerweise einen PID-Steueralgorithmus (Proportional-Integral-Derivativ), der die Leistung des Motors kontinuierlich anpasst, um die tatsächliche Position so nah wie möglich an die gewünschte Position zu bringen. Der PID-Regelalgorithmus kann die Motorleistung basierend auf der Differenz zwischen der tatsächlichen Position und der gewünschten Position anpassen, um eine präzise Positionssteuerung zu erreichen.

Wenn das Steuersystem bei der tatsächlichen Arbeit Positions- oder Geschwindigkeitsanweisungen empfängt, steuert der Fahrer die Drehung des Motors auf der Grundlage dieser Anweisungen. Gleichzeitig misst der Encoder kontinuierlich die Ist-Position des Motorrotors und gibt diese Information an die Steuerung zurück. Das Steuersystem passt die Leistung des Motors über den PID-Regelalgorithmus basierend auf den vom Encoder zurückgemeldeten tatsächlichen Positionsinformationen an, sodass die tatsächliche Position so nah wie möglich an der gewünschten Position liegt.

Das Funktionsprinzip eines Servomotors kann als geschlossenes Regelsystem verstanden werden, das kontinuierlich die tatsächliche Position misst, sie mit der gewünschten Position vergleicht und die Motorleistung entsprechend der Differenz anpasst, um eine präzise Positions-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungssteuerung zu erreichen. Dadurch werden Servomotoren häufig in Anwendungen eingesetzt, die eine hochpräzise Bewegungssteuerung erfordern, wie z. B. CNC-Werkzeugmaschinen, Roboter, Automatisierungsgeräte und andere Bereiche.