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      工業連接和智能傳感論壇
      運動控制

      實現伺服系統穩定很難嗎?

        2021年03月25日  

        穩定的伺服系統對于實現最優機器性能、耐久性、安全性和一致的機器性能至關重要,可改善機器的整體運行。伺服系統運行的穩定程度不同,在穩定和不穩定之間有著微妙的界限。機械系統隨時間的推移而發生的變化或機器負載的不同會使系統從穩定變為不穩定。接下來小科帶您一起了解決定伺服系統穩定性的關鍵參數值。

      四個關鍵參數值

        波特圖是確定伺服系統穩定性的重要分析工具,在頻域內提供機構的可視化描述,并識別系統收到的一系列信號的相位和振幅響應。在該圖中,可計算帶寬、振幅增益裕量、相位裕量和剛度四個參數值,從而合理地確定伺服穩定性。相位和增益裕量具體地決定機構還有多久會變得不穩定。

        帶寬

        伺服系統的帶寬確定了伺服系統遵循給定命令并保持指定性能水平的頻率。它表明了系統對運動命令做出響應,然后穩定下來的速度。在頻域中,波特圖直接測量開環振幅增益圖越過0dB的閉環帶寬。

        振幅增益裕量

        振幅圖測量輸入頻率增加時減少的響應振幅。振幅增益裕量是相位圖首次越過-180度時低于0dB的值。該值低于0dB越多,系統越穩定。

        相位裕量

        相位圖測量輸入頻率增加時的相位響應(以度為單位)。在特定頻率下,對輸入命令的響應將為180度反相。要確定相位裕量,可計算振幅值越過0dB時的相位值與-180度的差值。該值越大,系統會越穩定。在下圖中,相位裕量為48度。代表穩定伺服系統的典型值是~-8dB的振幅增益裕量和45度的相位裕量。

        剛度

        穩定系統的最后一個測量值是機械系統的剛度。剛度對于獲取盡可能最高的帶寬至關重要——系統剛度越高,可實現的帶寬越高。波特圖提供了系統剛度的快照。首個共振點的頻率越低,系統剛度越低。首個并聯諧振頻率由下式表示:

        假設負載固定 (Jload),隨著剛度 (K) 減小,首個共振頻率也減小。這就可能減少帶寬。帶寬減少可能影響機器的最優性能,從而限制生產力。

      小結

        伺服穩定性的這四個關鍵要素為機器性能優化提供了藍圖。波特圖提供的相位和增益裕量測量值以及帶寬、剛度和整體機械共振有助于伺服技術人員使用各種濾波技術來調節系統。精確調節且穩定的伺服系統是機器性能、耐久性和安全性的關鍵。

      標簽:科爾摩根我要反饋
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