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伺服電機帶負載運轉速度不穩定原因分析

時間:2017-06-09 查看:1487


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  常見的交流伺服系統包括:伺服驅動器、伺服電機和一個反饋傳感器(一般伺服電機自帶光學編碼器)。

  交流伺服系統是一個響應非常高的全閉環系統,負載波動和速度較正之間的時間滯后響應是非常快的,此時,真正限制了系統響應效果的是機械連接裝置的傳遞時間。

  所有這些部件都在一個控制閉環系統中運行:驅動器從外部接收參數信息,然后將一定電流輸送給步進伺服電機,通過電機轉換成扭矩帶動負載,負載根據它自己的特性進行動作或加減速,傳感器測量負載的位置,使驅動裝置對設定信息值和實際位置值進行比較,然后通過改變電機電流使實際位置值和設定信息值保持一致,當負載突然變化引起速度變化時,編碼器獲知這種速度變化后會馬上反應給伺服驅動器,驅動器又通過改變提供給伺服電機的電流值來滿足負載的變化,并重新返回到設定的速度。 

  在此舉一個簡單的例子:有一臺機械,是用伺服電機通過V形帶傳動一個恒定速度、大慣性的負載。整個系統需要獲得恒定的速度和較快的響應特性,分析其動作過程:

  當驅動器將電流送到電機時,電機立即產生扭矩;一開始,由于V形帶會有彈性,負載不會加速到像步進電機那樣快;伺服電機會比負載提前到達設定的速度,此時裝在電機上的編碼器會削弱電流,繼而削弱扭矩;隨著V型帶張力的不斷增加會使電機速度變慢,此時驅動器又會去增加電流,周而復始。

  在這個例子中,系統是振蕩的,電機扭矩是波動的,負載速度也隨之波動。其結果當然會是噪音、磨損、不穩定了。不過,這都不是由伺服電機引起的,這種噪聲和不穩定性,是來源于機械傳動裝置,是由于伺服系統反應速度(高)與機械傳遞或者反應時間(較長)不相匹配而引起的,即伺服電機響應快于系統調整新的扭矩所需的時間。

  找到了問題根源所在,我們就可以解決這個問題了,有以下幾種方法可嘗試解決:

  a.增加機械剛性和降低系統的慣性,減少機械傳動部位的響應時間,如把V形帶更換成直接絲桿傳動或用齒輪箱代替V型帶。

  b.降低伺服系統的響應速度,減少伺服系統的控制帶寬,如降低伺服系統的增益參數值。 

  這個情況只是發生噪聲,只是不穩定的原因之一,并不一定就是伺服電機質量不好,針對不同的原因,會有不同的解決辦法,如由機械共振引起的噪聲,在伺服方面可采取共振抑制,低通濾波等方法,總之,噪聲和不穩定的原因,基本上都不會是由于伺服電機本身所造成。看了上面的分析,相信朋友們以后如果伺服電機出現噪音和不穩定的問題,就知道怎么找出原因并解決了。

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