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文檔簡介
干摩擦對系統的影響被控對象的機械運動。這種相對運動必然會引起摩擦,反映到電機軸上,即為摩擦力矩,可分為干摩擦力矩和阻尼摩擦力矩。在工程設計上,阻尼摩擦力矩一般可以認為與相對速度成比例關系,干摩擦力矩雖然常簡化為定值,但其實際上比較復雜。干摩擦力矩特性的近似表示其可用下式表示:實際上,比較接近實際摩擦力矩特性的為圖a。其呈現一種非線性特性,這給系統的工作品質帶來不可忽視的影響。
當系統在平衡位置附近,其誤差信號小,執行電機產生的驅動力矩小于摩擦力矩時,則系統就帶不動負載,而保持靜誤差。顯然,摩擦力矩越大,系統靜差越大。1.系統低速不平滑伺服系統受到的主要負載為慣性力矩和摩擦力矩。其可用如下方程組描述:取,則有參照圖a,如果滿足則電機不穩定(出現在低速情況),即低速不平滑步進現象。從伺服系統的動態特性分析,無論將伺服系統設計為I型系統還是II型系統,在一般增益條件下,均會產生振蕩。若調速系統要求的穩定轉速低于振蕩幅度,則會出現跳動不平滑現象。2.減小低速“跳動”措施引起低速跳動原因多方面,但主要因素是摩擦問題。技術上可以采取下列措施來減小這種低速跳動。1.設計時,盡量從傳動方式、潤滑條件、表面光潔度等方面考慮,盡量減小摩擦負載;2.電機機械特性盡量硬,即盡量大,避免電機低速出現不穩定現象,常采用速度負反饋來增加電機的機械特性硬度。3.相同速度條件下,增大系統運動部分轉動慣量,可改善系統的平滑性。不過這會影響到系統的快速性。系統作大失調角調轉時,由于轉動慣量大,會出現過大的超調和振蕩。也可通過加速度負反饋來實現,也可改善系統低速平滑性,且不會在進行大失調角調轉時出現超調和振蕩,但仍會對系統快速響應有影響。4.盡量增加系統開環中頻段長度,降低系統零輸入相應的振蕩性,增加低速平滑跟蹤范圍。5.采用力矩電機,減少整個傳動系統干摩擦。6.采用PWM控制方式,通過電機軸的微顫,克服靜摩擦,變為動摩擦。機械諧振對系統的影響及其補償機械傳動過程中,機械傳動軸會有不同程度的彈性扭轉變形,且這種變形造成的機械諧振隨系統頻帶的拓寬對系統動態特性的影響越明顯。自系統開環頻率特性中,當機械諧振頻率點出現在系統通頻帶之外,則只影響系統特性的高頻段,對系統動態特性影響很小;當機械振頻率在系統中頻段,則對系統影響很大,甚至會導致系統的不穩定。(詳細分析,可簡單說明)消除或補償措施當系統要求的動態相應較高,系統頻帶較寬,且被控對象轉動慣量較大,則機械諧振就不能忽略。補救措施:1.盡可能提高機械傳動裝置的剛度,增加彈性模量。2.增加機械阻尼。使阻尼系數超過0.5。3.采用串聯補償。串聯二階微分環節構成的陷波濾波器,使濾波器諧波頻率與系統諧振頻率一致。由于環境變化,參數很難保持不變,該方法僅是能近似消除機械諧振影響。4.采用狀態反饋重新配置極點,消除機械諧振。5.采用兩套機械傳動裝置。一套用于連接負載;一套用于連接測角反饋元件。從而消除機械諧振對系統動態性能的影響。傳動間隙對系統的影響及其補償影響:
1.對系統的動態、靜態性能均有影響;2.由于傳動間隙的存在,會限制系統精度的提高;3.由于傳動間隙的存在,對II型系統必然會導致系統產生穩定的自振蕩。因此,在系統設計時,閉環只設計成I型系統,并保留有較大的穩定裕量。消除方法1.傳動裝置設計時,盡量減少間隙,特別是最后一級的間隙要消除。(對于小功率系統,最后一級齒輪可采用雙層齒輪,采用彈性嚙合方式)2.采用兩套傳動鏈,一套用于動力傳動鏈,連接負載;一套采用精密傳動方式用于數據鏈,將動力傳動鏈的間隙置于系統閉環之外,避免系統的自振蕩。3.采用雙電機(或多電機)傳動;即采用兩齒輪帶動同一齒輪方式進行。在零輸入時,兩電機產生相反的控制力矩達到消除齒輪間隙的目的。當有控制信號后,則兩電機輸出力矩進行動態調整(具體介紹
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