交流伺服系統的基本問題

一般自動化(hua)設備都是用的(de)交流(liu)伺(si)服電機，交流伺服系統 包括：伺服驅動器、伺服電機(ji)和一個(ge)反饋傳(chuan)感器。

伺(si)服驅動器(qi)、伺(si)服電機(ji)和(he)(he)傳感器(qi)這些部件都在一(yi)(yi)個(ge)控制(zhi)閉環(huan)系統(tong)(tong)中(zhong)運行(xing)(xing)：驅動器(qi)從外(wai)部接(jie)收參數信(xin)息，然后將一(yi)(yi)定(ding)電流輸送給(gei)電機(ji)，通過(guo)電機(ji)轉換成扭矩帶(dai)動負載(zai)(zai)，負載(zai)(zai)根據它自己的(de)(de)(de)特性進(jin)行(xing)(xing)動作或(huo)加減速(su)(su)，傳感器(qi)測量負載(zai)(zai)的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)(zhi)，使驅動裝置(zhi)(zhi)對(dui)設定(ding)信(xin)息值(zhi)(zhi)(zhi)和(he)(he)實際位(wei)置(zhi)(zhi)值(zhi)(zhi)(zhi)進(jin)行(xing)(xing)比較，然后通過(guo)改變(bian)電機(ji)電流使實際位(wei)置(zhi)(zhi)值(zhi)(zhi)(zhi)和(he)(he)設定(ding)信(xin)息值(zhi)(zhi)(zhi)保持一(yi)(yi)致(zhi)，當負載(zai)(zai)突然變(bian)化引起速(su)(su)度(du)變(bian)化時(shi)，偏碼器(qi)獲(huo)知這種速(su)(su)度(du)變(bian)化后會馬上反(fan)應(ying)給(gei)伺(si)服驅動器(qi)，驅動器(qi)又通過(guo)改變(bian)提(ti)供給(gei)伺(si)服電機(ji)的(de)(de)(de)電流值(zhi)(zhi)(zhi)來滿足負載(zai)(zai)的(de)(de)(de)變(bian)化，并重新返(fan)回到設定(ding)的(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)。交流伺(si)服系統(tong)(tong)是一(yi)(yi)個(ge)響(xiang)(xiang)應(ying)非常高(gao)的(de)(de)(de)全(quan)閉環(huan)系統(tong)(tong)，負載(zai)(zai)波(bo)動和(he)(he)速(su)(su)度(du)較正之(zhi)間的(de)(de)(de)時(shi)間滯后響(xiang)(xiang)應(ying)是非常快的(de)(de)(de)，此時(shi)，真正限制(zhi)了(le)系統(tong)(tong)響(xiang)(xiang)應(ying)效果的(de)(de)(de)是機(ji)械連接(jie)裝置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)傳遞時(shi)間。

舉個例子：有一(yi)臺機(ji)械，是用伺(si)服(fu)電機(ji)通過(guo)V形帶傳(chuan)動(dong)一(yi)個恒(heng)(heng)定速(su)度(du)(du)、大慣性(xing)的負載。整個系統需要(yao)獲得恒(heng)(heng)定的速(su)度(du)(du)和較快(kuai)的響應特(te)性(xing)，分析其動(dong)作過(guo)程。

當驅(qu)(qu)動(dong)器將電(dian)流(liu)送到(dao)電(dian)機(ji)(ji)時，電(dian)機(ji)(ji)立即產生扭(niu)矩(ju)(ju);一開始(shi)，由于V形帶(dai)會(hui)(hui)有彈性，負(fu)(fu)載不(bu)會(hui)(hui)加(jia)速(su)(su)到(dao)像電(dian)機(ji)(ji)那樣(yang)快;交流(liu)伺服電(dian)機(ji)(ji)會(hui)(hui)比負(fu)(fu)載提前到(dao)達(da)設定的(de)(de)速(su)(su)度，此(ci)時裝在電(dian)機(ji)(ji)上的(de)(de)偏碼器會(hui)(hui)削(xue)弱電(dian)流(liu)，繼而削(xue)弱扭(niu)矩(ju)(ju);隨著V型帶(dai)張力的(de)(de)不(bu)斷增加(jia)會(hui)(hui)使電(dian)機(ji)(ji)速(su)(su)度變慢，此(ci)時驅(qu)(qu)動(dong)器又會(hui)(hui)去增加(jia)電(dian)流(liu)，周而復始(shi)。

在此例中，交流伺服系統是振蕩的，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 反應(ying)速度(du)(高)與機(ji)械傳遞或者反應(ying)時間(較(jiao)長(chang))不相匹配而引起的，即伺服(fu)電機(ji)響(xiang)應(ying)快于系統(tong)調整(zheng)新的扭(niu)矩所需的時間。

找到(dao)了(le)問題根源所在(zai)，再來解決(jue)當然就容易多了(le)，針對以上例子，您可以：

(1)增加機(ji)械(xie)剛性(xing)和降低系統(tong)的慣(guan)性(xing)，減少機(ji)械(xie)傳(chuan)(chuan)動(dong)部位的響應(ying)時間，如(ru)把V形帶更換成直接絲桿傳(chuan)(chuan)動(dong)或用齒輪箱代替V型帶;

(2)降低(di)伺服系(xi)統(tong)(tong)的(de)響應(ying)速度(du)，減少伺服系(xi)統(tong)(tong)的(de)控(kong)制帶寬，如(ru)降低(di)伺服系(xi)統(tong)(tong)的(de)增益(yi)參數(shu)值。

當然，以(yi)上(shang)只是(shi)噪(zao)(zao)聲(sheng)、不(bu)(bu)(bu)穩定的(de)原因(yin)之一(yi)，針對(dui)不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)原因(yin)，會(hui)有不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)解決辦法，如由機械共(gong)振引起的(de)噪(zao)(zao)聲(sheng)，在伺服(fu)方面(mian)可(ke)采(cai)取共(gong)振抑制(zhi)，低(di)通濾波(bo)等方法，總之，噪(zao)(zao)聲(sheng)和(he)不(bu)(bu)(bu)穩定的(de)原因(yin)，基本(ben)上(shang)都(dou)不(bu)(bu)(bu)會(hui)是(shi)由于交流伺服(fu)電機本(ben)身所(suo)造成。

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