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伺服精度与什么有关系伺服电机怎样提高响应速度《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:34:09 阅读: 来源:绷缝机厂家

2019-08-13 09:48:33来源:贤集网

伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。伺服电机与感应电机相比,它控制简单,不存在励磁损耗等问题,因而在高性能、高精度的伺服驱动等领域具有广阔的应用前景。那么伺服精度与什么有关系?伺服电机怎样提高响应速度?下面贤集网小编为大家讲解伺服电机的精度与响应速度的影响因素及提高措施。

伺服电机简介:

伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。

伺服精度与什么有关系?

伺服系统的精度是指其输出量复现输入指令信号的精确程度。

伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了唿应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。

根据牛顿第二定律:“进给系统所需力矩T=系统传动惯量J&TImes;角加速度θ角”。加速度θ影响系统的动态特性,θ越小,则由控制器发出指令到系统执行完毕的时间越长,系统反应越慢。如果θ变化,则系统反应将忽快忽慢,影响加工精度。由于马达选定后最大输出T值不变,如果希望θ的变化小,则J应该尽量小。

传动惯量对伺服系统的精度,稳定性,动态响应都有影响。惯量大,系统的机械常数大,响应慢,会使系统的固有频率下降,容易产生谐振,因而限制了伺服带宽,影响了伺服精度和响应速度,惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利,因此,机械设计时在不影响系统刚度的条件下,应尽量减小惯量。衡量机械系统的动态特性时,惯量越小,系统的动态特性反应越好;惯量越大,马达的负载也就越大,越难控制,但机械系统的惯量需和马达惯量相匹配才行。

系统中各个元件的误差都会影响到系统的精度,如传感器的灵敏度和精度、伺服放大器的零点漂移和死区误差、机械装置中的反向间隙和传动误差、各元器件的非线性因素等。反映在伺服系统上就会表现出动态误差、稳态误差和静态误差,伺服系统应在比较经济的条件下达到给定的精度

提高步进伺服电机精度的措施:

1.传动间隙补偿

提高机床传动元件的齿轮、丝杠制造装配精度并采取消除传动间隙的措施,只能减少却不能完全消除传动间隙。

机械传动链在改变运动或旋转方向时,最初若干个指令脉冲只能起到消除间隙的作用,造成步进电机的空走,而工作台无实际移动,从而产生传动误差。

补偿方法:先测出并存储间隙大小,接收反向位移指令时,先不向步进电机输出反向位移脉冲,而将间隙值转换为脉冲数N,驱动步进电机转动,越过传动间隙,然后按照指令脉冲动作。

2.螺距误差补偿

传动链中滚珠丝杠螺距的制造误差直接影响机床工作台的位移精度。

补偿方法:设置若干个补偿点,在每个补偿点测量并记录工作台位移误差,确定补偿值并作为控制参数输送给数控装置。

设备运行时,工作台每经过一个补偿点,CNC系统就加入补偿量,补偿螺距误差。

3.细分线路

细分驱动:将步进电机的一个步距角细分为若干步的驱动方法。

伺服响应速度与什么有关系?

伺服电机快速响应性好:有两方面含义,一是指动态响应过程中,输出量随输入指令信号变化的迅速程度,二是指动态响应过程结束的迅速程度。

快速响应性是伺服系统动态品质的标志之一,即要求跟踪指令信号的响应要快,一方面要求过渡过程时间短,一般在200ms以内,甚至小于几十毫秒;另一方面,为满足超调要求,要求过渡过程的前沿陡,即上升率要大。

快速响应性是指系统输出量快速跟随输入指令信号变化的能力,它主要取决于系统的阻尼比和固有频率可以提高快速响应性,但对系统的稳定性和最大超调量有不利影响,因此系统设计时应该对两者进行优化,使系统的输出响应速度尽可能快。伺服电机怎样提高响应速度?

交流伺服系统是一个响应非常高的全闭环系统,负载波动和速度较正之间的时间滞后响应是非常快的,此时,真正限制了系统响应效果的是机械连接装置的传递时间。

举一个简单例子:有一台机械,是用伺服电机通过V形带传动一个恒定速度、大惯性的负载。整个系统需要获得恒定的速度和较快的响应特性,分析其动作过程。

当驱动器将电流送到电机时,电机立即产生扭矩;一开始,由于V形带会有弹性,负载不会加速到像电机那样快;伺服电机会比负载提前到达设定的速度,此时装在电机上的偏码器会削弱电流,继而削弱扭矩;随着V型带张力的不断增加会使电机速度变慢,此时驱动器又会去增加电流,周而复始。

在此例中,系统是振荡的,电机扭矩是波动的,负载速度也随之波动。而这种噪声和不稳定性,是来源于机械传动装置,是由于伺服系统反应速度(高)与机械传递或者反应时间(较长)不相匹配而引起的,即伺服电机响应快于系统调整新的扭矩所需的时间。

找到了问题根源所在,再来解决当然就容易多了,针对以上例子,您可以:

(1)增加机械刚性和降低系统的惯性,减少机械传动部位的响应时间,如把V形带更换成直接丝杆传动或用齿轮箱代替V型带;

(2)降低伺服系统的响应速度,减少伺服系统的控制带宽,如降低伺服系统的增益参数值。

以上就是关于伺服精度与什么有关系?伺服电机怎样提高响应速度的知识解答,针对不同的原因,会有不同的解决办法,如由机械共振引起的噪声,在伺服方面可采取共振抑制,低通滤波等方法,伺服电机是自动化系统的核心部件,交流伺服电机以其性能的优越性逐步取代直流伺服电机,成为伺服电机的发展趋势。

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