サーボモーターの動作原理

A サーボモーターは、位置、速度、加速度を正確に制御できるモーターであり、高精度のモーション制御が必要なアプリケーションに通常使用されます。これは、制御信号のコマンドに従うモーターとして理解できます。制御信号が発行される前、ローターは静止しています。制御信号が送信されると、ローターはすぐに回転します。制御信号が失われた場合、ローターは即座に停止します。その動作原理には、制御システム、エンコーダー、フィードバック ループが含まれます。以下は、サーボモーターがどのように動作するかを詳しく説明します。

制御システム: サーボモーターの制御システムは通常、コントローラー、ドライバー、モーターで構成されます。コントローラは、外部から位置指令や速度指令などの制御信号を受け取り、電流信号または電圧信号に変換してドライバに送ります。ドライバは制御信号に従ってモータの回転を制御し、必要な位置制御や速度制御を実現します。

エンコーダ: サーボ モータには通常、モータ ローターの実際の位置を測定するためのエンコーダが装備されています。エンコーダはローターの位置情報を制御システムにフィードバックするため、制御システムはモーターの位置をリアルタイムで監視して調整できます。

フィードバック ループ: サーボ モーターの制御システムは通常、実際の位置を継続的に測定し、それを目的の位置と比較することによってモーターの出力を調整する閉ループ制御を採用しています。このフィードバック ループにより、モーターの位置、速度、加速度が制御信号と一致していることが保証され、正確なモーション制御が可能になります。

制御アルゴリズム: サーボモーターの制御システムは通常、PID (比例積分微分) 制御アルゴリズムを採用しており、実際の位置を希望の位置にできるだけ近づけるようにモーターの出力を継続的に調整します。 PID 制御アルゴリズムにより、実際の位置と目標位置の差に基づいてモーターの出力を調整し、正確な位置制御を実現します。

実際の作業では、制御システムが位置や速度の指令を受けると、ドライバはその指令に基づいてモータの回転を制御します。同時に、エンコーダーはモーターローターの実際の位置を継続的に測定し、この情報を制御システムにフィードバックします。制御システムは、エンコーダーからフィードバックされた実際の位置情報に基づいて、PID 制御アルゴリズムを通じてモーターの出力を調整し、実際の位置が可能な限り希望の位置に近づくようにします。

サーボモーターの動作原理は、実際の位置を継続的に測定して目標位置と比較し、その差に応じてモーターの出力を調整して、正確な位置、速度、加速度制御を実現する閉ループ制御システムとして理解できます。このためサーボモータは、CNC工作機械、ロボット、自動化機器など、高精度なモーション制御が必要な分野で幅広く使用されています。