Het werkprincipe van een servomotor

A servomotorServomotoren zijn een motor die positie, snelheid en versnelling nauwkeurig kan regelen en die doorgaans wordt gebruikt in toepassingen die zeer nauwkeurige bewegingsregeling vereisen. Het kan worden opgevat als een motor die het commando van het stuursignaal opvolgt: voordat het stuursignaal wordt afgegeven, staat de rotor stil; wanneer het stuursignaal wordt verzonden, draait de rotor onmiddellijk; wanneer het stuursignaal wegvalt, kan de rotor onmiddellijk stoppen. Het werkingsprincipe omvat een besturingssysteem, encoder en terugkoppeling. Hieronder volgt een gedetailleerde uitleg van hoe servomotoren werken:

Besturingssysteem: Het besturingssysteem van een servomotor bestaat meestal uit een controller, een driver en een motor. De controller ontvangt stuursignalen van buitenaf, zoals positie- of snelheidsinstructies, en zet deze signalen vervolgens om in stroom- of spanningssignalen en stuurt deze naar de driver. De driver regelt de rotatie van de motor op basis van het stuursignaal om de gewenste positie of snelheid te bereiken.

Encoder: Servomotoren zijn meestal uitgerust met een encoder om de werkelijke positie van de motorrotor te meten. De encoder koppelt de positie-informatie van de rotor terug aan het besturingssysteem, zodat het besturingssysteem de positie van de motor in realtime kan bewaken en aanpassen.

Terugkoppeling: Het besturingssysteem van servomotoren maakt meestal gebruik van een gesloten lusregeling, waarbij de output van de motor wordt aangepast door continu de werkelijke positie te meten en te vergelijken met de gewenste positie. Deze terugkoppeling zorgt ervoor dat de positie, snelheid en versnelling van de motor consistent zijn met het stuursignaal, wat een nauwkeurige bewegingsregeling mogelijk maakt.

Regelalgoritme: Het regelsysteem van servomotoren maakt doorgaans gebruik van een PID-regelalgoritme (proportioneel-integraal-afgeleid), dat de output van de motor continu aanpast om de werkelijke positie zo dicht mogelijk bij de gewenste positie te brengen. Het PID-regelalgoritme kan de output van de motor aanpassen op basis van het verschil tussen de werkelijke positie en de gewenste positie om een nauwkeurige positieregeling te bereiken.

In de praktijk zal de bestuurder, wanneer het besturingssysteem positie- of snelheidsinstructies ontvangt, de rotatie van de motor op basis van deze instructies regelen. Tegelijkertijd meet de encoder continu de werkelijke positie van de motorrotor en stuurt deze informatie terug naar het besturingssysteem. Het besturingssysteem past de output van de motor aan via het PID-regelalgoritme op basis van de door de encoder teruggekoppelde werkelijke positie-informatie, zodat de werkelijke positie zo dicht mogelijk bij de gewenste positie ligt.

Het werkingsprincipe van een servomotor kan worden opgevat als een gesloten regelsysteem dat continu de werkelijke positie meet en vergelijkt met de gewenste positie, en het uitgangsvermogen van de motor aanpast op basis van het verschil om een nauwkeurige positie-, snelheids- en acceleratieregeling te bereiken. Hierdoor worden servomotoren veel gebruikt in toepassingen die een zeer nauwkeurige bewegingsregeling vereisen, zoals CNC-bewerkingsmachines, robots, automatiseringsapparatuur en andere sectoren.