I.Introduction
Les systèmes servo, en tant que composant essentiel de l'automatisation industrielle moderne et du contrôle de précision, jouent un rôle crucial dans l'efficacité opérationnelle de l'ensemble d'un système en raison de leur stabilité et de leur précision. Cet article fournira une explication détaillée de la définition, des exigences de base, des composants fondamentaux et des applications des systèmes d'asservissement dans l'industrie moderne, dans le but d'offrir aux lecteurs une compréhension complète et approfondie-.
II. Définition des systèmes d'asservissement
Un système d'asservissement (servomécanisme), également appelé système de suivi-, est un système de contrôle par rétroaction conçu pour suivre ou reproduire avec précision un processus spécifique. Il permet aux variables de sortie contrôlées-telles que la position, l'orientation et l'état d'un objet-de suivre tout changement dans la cible d'entrée (ou le point de consigne), réalisant ainsi un contrôle automatique. La fonction principale d'un système d'asservissement est d'amplifier, de convertir et de réguler la puissance en fonction des commandes de contrôle, garantissant ainsi un contrôle très flexible et pratique du couple, de la vitesse et de la position émis par l'unité d'entraînement.
III. Exigences de base pour les systèmes servo
En tant que système de contrôle de haute-précision et haute-performances, les systèmes d'asservissement sont soumis à des exigences de performances très strictes. Voici les exigences de base pour les systèmes d'asservissement :
Bonne stabilité : un système d'asservissement doit posséder une bonne stabilité, ce qui signifie que sous l'influence d'une entrée donnée ou d'une perturbation externe, il peut atteindre un nouvel état d'équilibre ou revenir à son état d'équilibre d'origine après un bref processus d'ajustement. La stabilité est la base du fonctionnement normal d'un système d'asservissement.
Haute précision : La précision d'un système d'asservissement fait référence au degré de précision avec lequel la sortie suit l'entrée. Pour les machines-outils CNC utilisées dans l'usinage de précision, la précision de positionnement ou la précision d'usinage des contours requise est généralement très élevée, avec des écarts admissibles allant généralement de 0,01 à 0,001 mm. La haute précision est l’une des caractéristiques clés d’un système d’asservissement.
Bonne réponse rapide : une réponse rapide est l'une des caractéristiques des performances dynamiques d'un système d'asservissement. Un système d'asservissement doit répondre rapidement aux commandes de contrôle et suivre rapidement les signaux de commande. D'une part, cela nécessite un temps de réponse transitoire court, généralement de l'ordre de 200 ms, voire inférieur à quelques dizaines de millisecondes ; d'autre part, pour répondre aux exigences de dépassement, la réponse transitoire doit avoir un temps de montée rapide, ce qui signifie un taux de changement élevé.
IV. Composants d'un système servo
Un système d'asservissement se compose principalement des composants suivants :
Contrôleur : Le contrôleur est le composant principal du système d'asservissement. Basé sur la différence entre les signaux d'entrée (tels que la position, la vitesse, l'accélération, etc.) et les signaux de retour (tels que la position réelle, la vitesse, etc.), il utilise des algorithmes de contrôle spécifiques pour générer des signaux de contrôle qui dirigent le fonctionnement de l'unité d'entraînement et du moteur. Les performances du contrôleur affectent directement les performances globales du système d'asservissement.
Unité d'entraînement de puissance : L'unité d'entraînement de puissance est le composant principal du circuit du système d'asservissement. Il applique l'énergie électrique du réseau électrique au moteur en fonction de l'ampleur du signal de commande, régulant ainsi le couple du moteur. De plus, il convertit l'alimentation électrique à tension constante-et à fréquence constante-du réseau en courant alternatif (AC) ou courant continu (DC) requis par le moteur. Les performances et la stabilité de l'unité d'entraînement de puissance sont essentielles au fonctionnement normal du système d'asservissement.
Dispositif de rétroaction : le dispositif de rétroaction est utilisé pour détecter l'état réel de l'objet contrôlé (tel que la position, la vitesse, etc.) et renvoyer ces informations d'état au contrôleur. Les performances et la précision du dispositif de rétroaction affectent directement la précision et la stabilité du système d'asservissement. Les dispositifs de rétroaction courants incluent les encodeurs et les générateurs tachymétriques.
Moteur : Le moteur est l’actionneur du système d’asservissement. Sur la base du signal de commande et du signal de sortie de l'unité d'entraînement, il génère le mouvement mécanique requis (tel que la rotation ou le déplacement). Les performances et le type de moteur affectent directement les performances et la précision du système d'asservissement. Les servomoteurs couramment utilisés comprennent les servomoteurs à courant continu et les servomoteurs à courant alternatif.
V. Applications des systèmes servo
Les systèmes d'asservissement étaient initialement utilisés principalement dans les industries de la défense et militaire, comme le contrôle de l'artillerie, le pilotage automatique des navires et des avions et les lancements de missiles. Avec les progrès technologiques continus et l'expansion des domaines d'application, les systèmes d'asservissement ont été progressivement adoptés dans de nombreux secteurs de l'économie nationale, tels que les machines-outils automatiques, le contrôle de suivi sans fil, la robotique, les équipements d'impression, les machines textiles, les machines d'emballage et les équipements médicaux. Dans ces domaines, les systèmes d'asservissement jouent un rôle de plus en plus important, devenant l'une des technologies clés pour atteindre une haute-précision, une haute-efficacité et un contrôle hautement fiable.
VI. Conclusion
En tant que système de contrôle de rétroaction de haute-précision et haute-performance, les systèmes d'asservissement ont de nombreuses applications dans l'automatisation industrielle moderne et le contrôle de précision. Grâce à leur stabilité et leur précision uniques, ils fournissent des solutions de contrôle fiables pour divers appareils et systèmes. À mesure que la technologie continue de progresser et que les domaines d'application continuent de s'étendre, les performances et la portée des systèmes d'asservissement continueront également de s'améliorer et de s'élargir.