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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(wen)(wen)定的(de)伺服系统(tong)对于(yu)实现最优机器(qi)性(xing)(xing)能、耐久(jiu)性(xing)(xing)、安(an)全(quan)性(xing)(xing)和一致的(de)机器(qi)性(xing)(xing)能至(zhi)关(guan)重要,可改善机器(qi)的(de)整(zheng)体运行。在上一期(qi)中(zhong),我们为大家介(jie)绍了决定伺服系统(tong)稳(wen)(wen)定性(xing)(xing)的(de)关(guan)键参数(shu)值(zhi)。今(jin)天我们将(jiang)为大家进(jin)一步解读这些关(guan)键参数(shu)值(zhi)分别如何影(ying)响伺服系统(tong)的(de)稳(wen)(wen)定性(xing)(xing)。

  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)受多个因素的影响,包括(kuo)机械刚度、系(xi)统(tong)惯(guan)量和(he)可用转(zhuan)矩或力。具有(you)多个联(lian)轴器(qi)(qi)、皮带和(he)皮带轮(lun)的机构(gou),或齿轮(lun)传动系(xi)统(tong)引入的柔(rou)性元件(jian)会(hui)降(jiang)低机器(qi)(qi)刚度。甚至(zhi)机架或机座结构(gou)也会(hui)影响系(xi)统(tong)刚度,进(jin)而(er)影响带宽(kuan)。

  振幅增益裕量

  振幅增(zeng)益(yi)裕量(liang)是频(pin)域的测(ce)量(liang)值(zhi),是指在波(bo)特图中,取相(xiang)位达到(dao)-180° 的最低频(pin)率点时(shi)低于0dB的振幅值(zhi)。振幅增(zeng)益(yi)裕量(liang)是伺服稳定(ding)性的一个(ge)指标——低于0dB越多(duo),稳定(ding)性越好。增(zeng)益(yi)裕量(liang)是指系(xi)统变得不(bu)稳定(ding)之前可用的增(zeng)益(yi)调节量(liang)。

  伺服(fu)系(xi)统(tong)中(zhong)的(de)增益(yi)更高(gao)可(ke)提高(gao)响应性,直至实(shi)际(ji)增益(yi)等于(yu)可(ke)用增益(yi)裕(yu)量(liang)。随(sui)着时间的(de)推移,由磨损引起的(de)机械刚(gang)度的(de)变化会降低测得的(de)增益(yi)裕(yu)量(liang),从而导(dao)致原(yuan)本稳(wen)定(ding)的(de)系(xi)统(tong)变得不(bu)稳(wen)定(ding)。

  相位裕量

  相位(wei)(wei)(wei)裕(yu)量(liang)(liang)是频域的测量(liang)(liang)值,是指在波特图中,计算振幅值越过(guo)0dB(增益交叉频率(lv))时-180° 以上的相位(wei)(wei)(wei)滞(zhi)(zhi)后量(liang)(liang)。差异越大,稳定性越好。相位(wei)(wei)(wei)裕(yu)量(liang)(liang)是指系(xi)统变得不稳定之(zhi)前可用(yong)的相位(wei)(wei)(wei)滞(zhi)(zhi)后量(liang)(liang)。

  相(xiang)位(wei)裕(yu)量越(yue)(yue)高(gao),就越(yue)(yue)能灵活地利用(yong)各种(zhong)滤波技术,同时对系(xi)统(tong)进行(xing)调谐以优化整体性能。

  振幅增(zeng)益(yi)裕量和(he)相(xiang)位(wei)裕量都允许伺服(fu)技(ji)术人员决定(ding)滤波(bo)和(he)其他环增(zeng)益(yi),来调节(jie)并优化(hua)伺服(fu)系(xi)统性能。

  小结

  影(ying)响(xiang)伺(si)(si)服(fu)稳(wen)定(ding)性(xing)的(de)(de)关键(jian)要素(su)为(wei)机器性(xing)能(neng)优化提供了蓝图。了解(jie)各关键(jian)要素(su)如(ru)何影(ying)响(xiang)伺(si)(si)服(fu)系统稳(wen)定(ding),有(you)助于伺(si)(si)服(fu)技(ji)术(shu)人员(yuan)使用各种滤波技(ji)术(shu)来调(diao)(diao)节系统。精(jing)确(que)调(diao)(diao)节且(qie)稳(wen)定(ding)的(de)(de)伺(si)(si)服(fu)系统是机器性(xing)能(neng)、耐久性(xing)和(he)安(an)全性(xing)的(de)(de)关键(jian)。

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