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影响伺服系统稳定性的关键要素

2021-4-22 21:10| 编辑:电工学习网| 查看: 1039| 评论: 0

  稳定(ding)的(de)(de)伺(si)服(fu)系(xi)统(tong)对于(yu)实现最(zui)优(you)机(ji)器(qi)性能、耐(nai)久(jiu)性、安(an)全性和一(yi)致的(de)(de)机(ji)器(qi)性能至关(guan)重要,可改(gai)善机(ji)器(qi)的(de)(de)整体运行(xing)。在(zai)上一(yi)期中,我们(men)为大家(jia)介绍了决定(ding)伺(si)服(fu)系(xi)统(tong)稳定(ding)性的(de)(de)关(guan)键参数值。今天我们(men)将(jiang)为大家(jia)进(jin)一(yi)步解读这(zhei)些关(guan)键参数值分别如(ru)何影响伺(si)服(fu)系(xi)统(tong)的(de)(de)稳定(ding)性。

  带宽

  简言之,它可以作为伺服系统给定阶跃响应的 1/(处理时间)进行计算。利用时域测量伺服电机加速到命令速度时的阶跃响应,处理时间将是电机速度在命令速度允许误差范围内的处理时间。图中测得的误差范围内的处理时间为55ms,计算得出的带宽为18Hz。接收到运动命令时,高带宽是伺服系统快速响应的关键。需要快速移动和处理时间的机器需要更高的带宽。

  带宽(kuan)受多个(ge)因(yin)素的影响(xiang),包括机(ji)械刚度、系统(tong)(tong)惯量和可用转(zhuan)矩或(huo)力(li)。具有(you)多个(ge)联轴(zhou)器、皮带和皮带轮(lun)的机(ji)构,或(huo)齿轮(lun)传动系统(tong)(tong)引入的柔(rou)性元件会降低机(ji)器刚度。甚至机(ji)架或(huo)机(ji)座结(jie)构也会影响(xiang)系统(tong)(tong)刚度,进而影响(xiang)带宽(kuan)。

  振幅增益裕量

  振(zhen)(zhen)(zhen)幅(fu)增益(yi)(yi)裕(yu)量(liang)(liang)是频(pin)域的(de)测(ce)量(liang)(liang)值(zhi),是指(zhi)在波特图中,取(qu)相位达到-180° 的(de)最低频(pin)率点时低于(yu)0dB的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)幅(fu)值(zhi)。振(zhen)(zhen)(zhen)幅(fu)增益(yi)(yi)裕(yu)量(liang)(liang)是伺服稳定性(xing)的(de)一(yi)个指(zhi)标——低于(yu)0dB越多,稳定性(xing)越好(hao)。增益(yi)(yi)裕(yu)量(liang)(liang)是指(zhi)系统变得不稳定之前可用的(de)增益(yi)(yi)调节量(liang)(liang)。

  伺服系(xi)(xi)统中的(de)增(zeng)益更高可提高响应性,直至实际增(zeng)益等于可用增(zeng)益裕量。随着(zhe)时间的(de)推移,由磨损引起的(de)机械刚度的(de)变化会降低测得的(de)增(zeng)益裕量,从(cong)而(er)导致原本稳定的(de)系(xi)(xi)统变得不(bu)稳定。

  相位裕量

  相(xiang)位(wei)裕(yu)量是(shi)频域的(de)测量值,是(shi)指(zhi)在(zai)波特图中,计算振幅(fu)值越(yue)(yue)过0dB(增益交叉频率)时-180° 以上的(de)相(xiang)位(wei)滞(zhi)后量。差(cha)异越(yue)(yue)大,稳定(ding)性越(yue)(yue)好。相(xiang)位(wei)裕(yu)量是(shi)指(zhi)系统变得不稳定(ding)之前可用的(de)相(xiang)位(wei)滞(zhi)后量。

  相(xiang)位裕量(liang)越(yue)高,就越(yue)能灵活地利用(yong)各种滤波技术,同时对系统进行调谐以(yi)优化整体性能。

  振幅增(zeng)益(yi)裕量和相位裕量都允(yun)许伺(si)服(fu)(fu)技术人员决定滤波和其他环(huan)增(zeng)益(yi),来调节并优化伺(si)服(fu)(fu)系统性能。

  小结

  影(ying)响伺(si)(si)服稳定性的(de)(de)关(guan)键(jian)要素为(wei)机器(qi)性能(neng)(neng)优化(hua)提供了蓝图。了解各关(guan)键(jian)要素如何(he)影(ying)响伺(si)(si)服系统(tong)稳定,有助(zhu)于(yu)伺(si)(si)服技(ji)术人员使(shi)用各种滤波技(ji)术来调节系统(tong)。精确调节且稳定的(de)(de)伺(si)(si)服系统(tong)是机器(qi)性能(neng)(neng)、耐久性和安(an)全(quan)性的(de)(de)关(guan)键(jian)。

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