Понятие электрического сервопривода

Электрический сервопривод – это электропривод, который в широком диапазоне регулирования скорости вращения обеспечивает высокоточные динамичные процессы движения и реализует их хорошую повторяемость. Слово «серво» произошло от латинского «servus», что переводится как слуга, раб, помощник. В машиностроительных отраслях сервоприводы традиционно выполняли преимущественно вспомогательную роль (приводы подач в станках, приводы механизмов координат движения роботов). В настоящее время сервоприводы широко применяются в высокопроизводительном оборудовании различных отраслях производства, военной и космической технике и являются наиболее высокотехнологичной областью электрического привода. Принципиально сервоприводы могут быть реализованы с использованием двигателей постоянного тока, асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, синхронных двигателей с возбуждением от постоянных магнитов и шаговых двигателей.

Основным назначением сервопривода является воспроизведение заданного движения исполнительного органа рабочей машины по одной координате для однокоординатного привода, в плоскости – для двухкоординатного и в пространстве – для трех и многокоординатного привода. При этом предполагается, что в многокоординатном приводе движение по каждой координате осуществляется отдельным двигателем со своей системой управления.

По принципу организации управления электроприводы могут быть разомкнутые (незамкнутые) – без учета результата управляющего воздействия на объект управления и замкнутые – с учетом через обратные связи результата воздействия на объект управления. Наиболее широкое применение находят замкнутые электроприводы. Для замкнутых систем основным принципом управления является принцип обратной связи, означающий управление по отклонению результата от задания. Дополнением к этому принципу является комбинированное управление, когда кроме отклонения от задания, вводится в управление дополнительно производные величины задания или возмущающие воздействия. В зависимости от назначения и технической реализации замкнутые электроприводы имеют главную обратную связь по скорости (регулируемые электроприводы – РЭП) или по положению (следящие электроприводы – СЭП). Системы автоматического управления (САУ) электроприводов могут быть реализованы на аналоговых или цифровых элементах.

В состав современного регулируемого электропривода (рис. 1) входят следующие основные элементы:

– коммутационная и защитная аппаратура;

– управляемый электрический преобразователь;

– электромеханический преобразователь (электрический двигатель);

– механический преобразователь,

– система управления электропривода.

Рис. 1. Обобщенная функциональная схема электропривода

Системы управления современных регулируемых электроприводов реализуются на базе программируемых контроллеров. Контроллер обрабатывает информацию, поступающую от внешних датчиков, реализует функции управления и диагностики привода. Управление, уставки и фактические параметры привода могут быть определены в аналоговой или цифровой форме.

Следящий электропривод реализуется на базе регулируемого электропривода с организацией дополнительного внешнего контура по положению исполнительного органа механизма (рис. 2).

Рис. 2. Структурная схема следящего электропривода