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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: 2315| 评论: 0

  稳定的伺服系统对于实现最优机器性能、耐久性、安全性和一致的机器性能至关重要,可改善机器的整体运行。在上一期中,我们为大家介绍了决定伺服系统稳定性的关键参数值。今天我们将为大家进一步解读这些关键参数值分别如何影响伺服系统的稳定性。

  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。

  带宽受多个因素的影响,包括机械刚度、系统惯量和可用转矩或力。具有多个联轴器、皮带和皮带轮的机构,或齿轮传动系统引入的柔性元件会降低机器刚度。甚至机架或机座结构也会影响系统刚度,进而影响带宽。

  振幅增益裕量

  振幅增益裕量是频域的测量值,是指在波特图中,取相位达到-180° 的最低频率点时低于0dB的振幅值。振幅增益裕量是伺服稳定性的一个指标——低于0dB越多,稳定性越好。增益裕量是指系统变得不稳定之前可用的增益调节量。

  伺服系统中的增益更高可提高响应性,直至实际增益等于可用增益裕量。随着时间的推移,由磨损引起的机械刚度的变化会降低测得的增益裕量,从而导致原本稳定的系统变得不稳定。

  相位裕量

  相位裕量是频域的测量值,是指在波特图中,计算振幅值越过0dB(增益交叉频率)时-180° 以上的相位滞后量。差异越大,稳定性越好。相位裕量是指系统变得不稳定之前可用的相位滞后量。

  相位裕量越高,就越能灵活地利用各种滤波技术,同时对系统进行调谐以优化整体性能。

  振幅增益裕量和相位裕量都允许伺服技术人员决定滤波和其他环增益,来调节并优化伺服系统性能。

  小结

  影响伺服稳定性的关键要素为机器性能优化提供了蓝图。了解各关键要素如何影响伺服系统稳定,有助于伺服技术人员使用各种滤波技术来调节系统。精确调节且稳定的伺服系统是机器性能、耐久性和安全性的关键。

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