Quels sont les composants d'un système d'asservissement AC ?

Un Système d'asservissement CA est une configuration sophistiquée de contrôle de mouvement réputée pour sa précision, sa vitesse et ses performances dynamiques. Contrairement aux systèmes en boucle ouverte plus simples, les systèmes d'asservissement utilisent un mécanisme de contrôle en boucle fermée, surveillant et ajustant en permanence la position, la vitesse et le couple du moteur pour obtenir des mouvements très précis et reproductibles. Comprendre les composants individuels qui composent un tel système est crucial pour toute personne travaillant avec l'automatisation industrielle, la robotique ou les machines hautes performances.

Les composants de base d'un système servo AC

Bien que la complexité puisse varier, un système d'asservissement AC typique comprend fondamentalement quatre composants clés travaillant de concert :

1. Le servomoteur AC

Le servomoteur à courant alternatif est le muscle du système, responsable de la génération du mouvement mécanique. Il s'agit généralement de moteurs synchrones à aimants permanents (PMSM) ou de moteurs à induction conçus pour une réponse dynamique élevée. Les principales caractéristiques comprennent une faible inertie, une densité de puissance élevée et un excellent contrôle du couple sur une large plage de vitesses. Contrairement aux moteurs à induction AC standard, les servomoteurs sont conçus pour un contrôle précis, comportant souvent un nombre de pôles plus élevé et des enroulements spécialisés pour minimiser l'ondulation du couple et améliorer le bon fonctionnement. Ils sont conçus pour gérer des accélérations et décélérations rapides ainsi que des changements de direction fréquents, ce qui les rend idéaux pour les applications dynamiques.

2. Le servomoteur AC

Souvent considéré comme le cerveau du système, le Servomoteur AC (également connu sous le nom de servoamplificateur , servocontrôleur , ou servo-onduleur ) est un appareil électronique qui reçoit les signaux de commande d'un contrôleur externe et les convertit en puissance précise requise pour faire fonctionner le servomoteur. Il agit comme une interface, gérant la tension, le courant et la fréquence du moteur en fonction du retour d'information qu'il reçoit. Le servomoteur contient des algorithmes de contrôle sophistiqués (comme les contrôleurs PID) qui lui permettent de réguler avec précision la position, la vitesse et le couple du moteur. Les servovariateurs modernes sont très intelligents et offrent des fonctionnalités telles que le réglage automatique, divers protocoles de communication (par exemple, EtherCAT, PROFINET, CANopen) et des capacités de diagnostic intégrées, simplifiant la mise en service et le dépannage.

3. Le dispositif de rétroaction

Le dispositif de rétroaction sont les yeux du système, fournissant des informations en temps réel sur la position réelle, la vitesse ou les deux du moteur. Ces informations sont essentielles pour le contrôle en boucle fermée. Les dispositifs de rétroaction les plus courants sont :

• Encodeurs : Lese convert angular position into electrical signals.

  • Codeurs incrémentaux : Fournit des impulsions pour chaque incrément de rotation, utilisées pour la vitesse et la position relative.

  • Codeurs absolus : Fournissez un code numérique unique pour chaque position angulaire, conservant les informations de position même après une coupure de courant.

• Résolveurs : Dispositifs analogiques robustes qui fournissent un retour de position absolue, souvent préférés dans les environnements difficiles en raison de leur résistance aux chocs et aux vibrations.

• Capteurs à effet Hall : Parfois utilisé dans des servomoteurs plus simples pour déterminer la position du rotor pour la commutation.

Le feedback device is directly mounted on the servo motor or the load, transmitting precise data back to the servo drive, which then compares the actual state with the commanded state and adjusts the motor's output accordingly.

4. Le contrôleur de mouvement (ou l'automate doté de capacités de contrôle de mouvement)

Le contrôleur de mouvement est le planificateur stratégique du système. C'est l'unité centrale de commande qui donne les instructions au servo variateur. Il peut s'agir d'un contrôleur de mouvement dédié, d'un contrôleur logique programmable (PLC) avec modules de contrôle de mouvement intégrés ou même d'un système de contrôle sur PC. Le contrôleur de mouvement stocke les profils de mouvement souhaités (par exemple, positions spécifiques, vitesses, rampes d'accélération) et envoie des commandes au servomoteur. Il gère les mouvements coordonnés multi-axes complexes, la synchronisation et la séquence globale des opérations de la machine ou du système robotique. La sophistication du contrôleur de mouvement dicte la complexité et la précision des mouvements que le système d'asservissement peut réaliser.

Comment ils travaillent ensemble

Le synergy between these components is what makes an AC servo system so powerful. The motion controller sends a desired motion command to the Servomoteur AC . Le servomoteur calcule ensuite la tension et le courant nécessaires à appliquer au servomoteur à courant alternatif . Lorsque le moteur bouge, le dispositif de rétroaction rapporte en permanence sa position et sa vitesse réelles au servomoteur. Le servomoteur compare ce retour aux valeurs commandées et effectue des ajustements instantanés, garantissant que le moteur suit avec précision la trajectoire souhaitée. Cette boucle de rétroaction continue est l'essence même du contrôle en boucle fermée, garantissant une précision, une répétabilité et une réponse dynamique élevées, même dans des conditions de charge variables.

Comprendre ces composants fondamentaux constitue une base solide pour la conception, la mise en œuvre et la maintenance de solutions d'automatisation hautes performances.