Thông thường, động cơ servo có ba chế độ điều khiển chính: Điều khiển mô-men xoắn (Torque Control), điều khiển tốc độ (Speed Control) và điều khiển vị trí (Position Control)

Trong đó:

• Hai chế độ điều khiển mô-men xoắn và điều khiển tốc độ được thực hiện thông qua tín hiệu tương tự (Analog Signal).
• Chế độ điều khiển vị trí (Position Control) được thực hiện bằng tín hiệu xung (Pulse Command).

Việc lựa chọn chế độ điều khiển cụ thể trong sản xuất công nghiệp phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ của máy móc, đặc tính tải, và chức năng chuyển động cần đạt được.

Điều khiển mô-men xoắn (Torque Control Mode)

Trong chế độ này, mô-men đầu ra của trục động cơ được điều chỉnh bằng:

• Tín hiệu tương tự bên ngoài (Analog Input), hoặc
• Gán giá trị địa chỉ trực tiếp qua truyền thông (Communication Address Command).

Nguyên lý hoạt động:

Giả sử 10 V tương ứng với mô-men 5 Nm.

• Khi đặt điện áp điều khiển là 5 V → mô-men đầu ra của động cơ là 2,5 Nm.
• Nếu tải cơ học nhỏ hơn 2,5 Nm, trục động cơ sẽ quay thuận chiều.
• Nếu tải bằng 2,5 Nm, trục động cơ dừng lại.
• Nếu tải lớn hơn 2,5 Nm, trục động cơ có thể quay ngược (thường do tải trọng có thành phần trọng lực).

Giá trị mô-men đặt có thể thay đổi theo thời gian thực thông qua việc:

• Thay đổi điện áp analog đầu vào, hoặc
• Gửi giá trị mô-men mới qua truyền thông (RS-485, EtherCAT, v.v.).

Ứng dụng phổ biến:

Phương pháp điều khiển này được sử dụng trong các thiết bị cuốn và nhả (winding/unwinding systems) có yêu cầu nghiêm ngặt về lực căng vật liệu như:

• Máy kéo dây (wire drawing machine)
• Máy kéo sợi quang (fiber drawing system)

Trong các ứng dụng này, mô-men đặt phải được điều chỉnh liên tục theo bán kính cuộn, nhằm đảm bảo lực căng không thay đổi khi cuộn dây lớn dần hoặc nhỏ đi.

Điều khiển vị trí (Position Control Mode)

Trong chế độ điều khiển vị trí:

• Tốc độ quay của động cơ được xác định bởi tần số xung đầu vào (pulse frequency).
• Góc quay hoặc hành trình dịch chuyển được xác định bởi số lượng xung (pulse count).

Một số bộ servo hiện đại còn cho phép điều khiển trực tiếp tốc độ và vị trí thông qua giao tiếp truyền thông kỹ thuật số (chẳng hạn như EtherCAT hoặc CANopen).

Đặc điểm:

Chế độ này cho phép điều khiển đồng thời cả vị trí và tốc độ với độ chính xác cao, do đó thường được sử dụng trong các thiết bị định vị chính xác (positioning systems).

Ứng dụng điển hình:

• Máy công cụ CNC (CNC Machine Tools)
• Máy in công nghiệp
• Thiết bị gắp – đặt tự động (Pick & Place Systems)
• Máy cắt và đóng gói tự động (Packaging Systems)

Điều khiển tốc độ (Speed Control Mode)

Trong chế độ này, tốc độ quay của động cơ được điều khiển thông qua:

• Tín hiệu analog (thường ±10 V), hoặc
• Tần số xung điều khiển (Pulse Frequency).

Đặc điểm và ứng dụng:

• Có thể sử dụng trong hệ thống cần điều chỉnh tốc độ liên tục, như băng tải, quạt, bơm, hoặc hệ thống thủy lực máy ép nhựa.
• Khi có vòng điều khiển vị trí ngoài (External PID Loop) từ bộ điều khiển trung tâm (PLC, Motion Controller), chế độ tốc độ cũng có thể được dùng cho định vị (Positioning).

Trong trường hợp này, tín hiệu phản hồi vị trí (Position Feedback) từ encoder của động cơ hoặc thiết bị đo vị trí tải trực tiếp được đưa về bộ điều khiển trung tâm để tính toán.

Một số hệ thống hỗ trợ điều khiển vòng ngoài (Outer Loop Control) – nghĩa là:

• Encoder trên trục động cơ chỉ dùng để đo tốc độ,
• Còn vị trí thực tế được xác định bằng bộ cảm biến hoặc thước quang (linear scale) gắn trực tiếp trên tải đầu ra (Load End).

Cách này giúp loại bỏ sai số truyền động cơ học (backlash, độ giãn truyền động), từ đó nâng cao độ chính xác định vị tổng thể của hệ thống servo.

>> Tham khảo thêm: Các lỗi thường gặp khi điều khiển động cơ Servo