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伺服电动缸的全闭环控制与半闭环控制

在机电一体化产品中，常常要求对伺服电动缸的运动速度和位置加以控制，这往往归结为 对驱动机构运动的伺服电动缸进行速度和位置控制。下面，就结合电动缸的控制技术来说明 实际应用中经常遇到的几个基本概念。

位置指令表示要求交流伺服电机驱动的机构所期望达到的位置目标值，位置的实际值由 位移传感器或激光传感器来检测。如果位置检测器能直接检测出运动机构的位置，并把位置 信息反馈到输入端和位置指令进行比较，将其差值进行放大，控制伺服电机转矩，并控制位 置向目标点移动，这样的闭环控制在工程上常称为全闭环控制。如果位置检测器安装在伺服 电机轴上，通过检测电动机袖的角位移，间接地反映出运动机构的实际位置，这种方式构成 的闭环控制，通常称为半闭环控制。

为了在伺服系统中获得高精度的控制品质，能直接检测伺服电动缸活塞杆的实际位 置和实际速度，并作为反馈信息送入到系统的输入端与指令值进行比较。但实际上，在伺服电动缸的前端上安装位置和速度检测器是困难的。另外，连接伺服电机的机械耦合器、变速 机构、旋转轴等是否连接得很好，摩擦阻力的变化等复杂因素，也可能使伺服系统的稳定性 变坏。因此，在实际中，大都在伺服电机轴的非负载侧安装位置和速度检测器，皮革加工设备电动缸，取得反馈信 息．构成半闭环控制。反馈信息检阅点到实际执行机构之间的位置与速度就依靠机械装置本 身的精度来保证了。

对伺服系统来说，判断控制品质的好坏主要有以下三个方面：控制精度：输出量是否控 制在目标值所允许的误差范围内？快速性：输出量是否快速而准确地响应控制命令？响应速 度、服踪控制命令的能力如何？稳定性：伺服系统是否稳定？稳定是控制系统正常工作的前 提。

综合因素，当我们设计伺服电动缸时，也要从多方面角度考虑。这样才能得到的工作效率。

伺服电动缸的结构 伺服电动缸是一种将电动机的旋转运动转变推杆直线往复动动的电力驱动装置，也是一种通用型的辅助驱动装置，可用于各种简单或复杂的工艺流程中做为执行机械使用，以实现远距离控制、集中控制或自动控制，广泛应用于电力、机械、冶金、矿山、化工等行业。从结构上看，应用于卫星电视方面的伺服电动缸与工业生产中所使用的推杆基本相似，主要由驱动电机、推杆组件、变速机构、控制盒等部分组成，现分别介绍各部构造。 驱动电机。如图1为驱动电机组件，由转子、磁钢、外壳、炭刷、铜套、固定螺丝等构成，磁钢粘贴于外壳内，炭刷和一铜套固定在控制盒上面。拆解时要注意炭刷后面的弹簧，防止脱落、丢失。 推杆组件。主要由推杆内管、丝杆和外套等组成，图2为推杆组件拆解后全部器件组成图。丝杆通过一中间有孔的塑料螺丝与推杆内管连接在一起，推杆内管则通过一硬胶套与外套连接。当电机转动时，通过齿轮带动丝杆转动，由丝杆推动推杆内管在外套中移动，达到伺服电动缸伸缩的目的。丝杆上端有缓冲胶圈，防止因丝杆移动而撞击推杆内管管壁，缓冲胶圈外有销子防止其脱出。丝杆下端有轴承紧固件、轴承、螺母和销子，这个销子是为了与变速齿轮连接而设置的。C形卡子嵌于推杆外套内，卡子中有一孔，从控制盒侧壁穿过的一螺丝通过此孔，对安装在推杆外套内的推杆内管及丝杆等组件固定作用。 变速机构，变速机构由8只齿轮组成，其中相同大小的有4只，如图3是变速机构的齿轮组，图4是安装在控制盒内的齿轮组。通过变速机构变速后，将电机输出的动力传输给推杆组件，供推动天线转动。同时，带动叠放在一起的两个凸轮转动，通过调整两个凸轮上凸点的夹角，交流伺服电动缸，控制限位开关，使天线在东西极限范围内转动。变速机构还带动一只四极永久磁铁转动，使常开型干簧管处于开、闭变化状态，形成脉冲信号，脉冲信号被传送到天线控制器记忆存储，实现遥控选星。 控制盒。控制盒把驱动电机、推杆组件连接在一起，在控制盒盖板下南为8只齿轮组成的变速机构。盖板上面有由磁轮，干簧管组成的脉冲信号发生装置，有接线柱、限位开关和旋转凸轮等部件。图5是控制盒盖板下面未安装变速齿轮时的结构图，图4是安装变速齿轮后的结构图，图6、图7分别为控制盒盖板的正面，背面图。 伺服电动缸的维修 无论是用于KU天线的SMR-99G电动极轴座，不是配合极轴座用于接收C波段信号的伺服电动缸，虽然外部结构有所不同，但电气原理是相同的，有关电气方面故障的检修早就有报道，在此不再多述，仅列举一例伺服电动缸机械故障的检修。在图8中可见伺服电动缸中内管部已弯曲，显然已无法使用，因停用时间较长，恐还有其他受损部件，为了防止强行启动电机可能会造成电机及变速机构部件的损坏，先将变速齿轮组全部取出，再通电启动电机，此时可听到电机在运转中发出“吱吱”声，这说明电机工作也不是很正常，遂对电机及推杆组件进行拆解、检修。 1、修复电机故障，电机在运转时发出“吱吱”声，可能是铜套、转动轴间有污物或缺油。先拆下所有组件，用刷子沾汽油除去污物，待汽油挥发扣，伺服电动缸原理，在电机转动轴和铜套处涂少许锂基质黄油，将各组件组装在一起，与天线控制器连接并通电，电机已能正常运转了。 2、修复推杆组件。因开始的时候对推杆结构不甚了解，直观推杆已弯曲，以为把推杆敲直即可恢复其正常功能，但将推杆放在水泥地面上敲直后发现推杆内管有轻度变形。推杆组件主要由推杆内管、丝标和外套等组成，推杆内管分别通过塑料螺丝、硬胶套与丝杆和外套连接，属于中间件，推杆内管的变形，一方面使推杆内管本身无法在硬胶套中移动，更严重的是推杆内管中丝杆因上端的缓冲胶套直经比丝杆大，丝杆也无法在内管中移动，试图想用一段粗细合适的钢筋棍插入内管内撑起凹陷的部位，但未能成功。在拆解推杆组件过程中，还发现丝杆上面有的部位有毛刺，安装在丝杆下端的轴承套也锈蚀断，且在敲打推杆内管过程中，已使轴承外套破碎。针对推杆组件上述一系列受损情况，分别进行了对症修复， 修复推杆内管表面。图9是敲直后的推杆内管，因表面凹陷，凹陷部两侧突出，推杆内管无法在与推杆外套连接的硬胶套中通过，伺服电动缸，首先要处理推杆内管凹陷部表面。用板锉慢慢锉内管凹陷部两侧，去掉突出部分，把缠有细砂布的食指伸入硬胶套内，转动硬胶套，用砂布摩擦硬胶套内壁使内经稍稍增大。