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传动伺服系统参数的匹配

发布时间:2020-12-03发布人: 豫磨精饰

数控传动伺服系统是由电气、机械环节组成的一个整体。对其组成环节与整体系统的动态特性进行了不少的研究,拟定了它的数学模型。因此,从理论上说,可以根据系统的要求与系统的数学模型,来确定系统的有关参数。但是进给伺服系统的结构形式和工作条件复杂多变,尤其是机械系统的阻尼、刚度、惯量等参数,尚无完善的公式与可靠的数据可依。因此在设计传动伺服系统时,除了必要的理论计算外,还必须辅以实验分析。尤其是在初步设计一个传动伺服系统时,现有传动伺服系统的结构参数与经验数据,还是有它的实用价值的。
(1)阻尼
数控传动系统的阻尼,主要有伺服驱动装置的电感、电阻,电动机械部件以及机械传动机构的摩擦阻尼和粘性阻尼。阻尼在系统中的作用有:阻尼大,则定位精度低,定位离散程度大;阻尼大则系统的动态柔度小,伺服刚度高,抗扰动能力强。但是这两方面的作用是矛盾的。例如,采用摩擦阻尼很小的滚动导轨与静压导轨,是提高定位精度的有效措施。阻尼过小则有使系统稳定裕量减小,动态刚度减小之弊。因此,近来在某些进给系统中设置了可调阻尼的阻尼器,以控制阻尼的大小,以便折衷考虑精度与刚度之间的要求。
(2)惯量
数控传动系统中,由于启动、制动与变速频繁,执行部件的惯量加大,则时间常数增大,使系统灵敏度变差。此外增大惯量,有关部件的固有频率降低,容易发生共振。
(3)刚度与固有频率
刚度对于系统的稳定性没有影响,但是因刚度不足而引起的弹性变形,将抵消一部分位置指令而造成定位误差,即所谓的失动。系统的刚度低,会使它的固有频率低。对于开环进给系统,此外,传动刚度k不足,还会因执行部件所受到摩擦力F,而造成一定的死区e=F/k。这样,表现在输出上为失动量2e。所以,在设计进给系统时,总是要求进给系统各环节有足够的刚度。刚度与惯量是决定系统或各环节固有频率的两个主要参数。在设计进给系统时,为了综合考虑惯量与刚度,对系统各环节的固有频率提出了--定的要求。当采用伺服电机时,其固有频率一般低于机械传动机构的固有频率;采用电液伺服阀一液压马达时,其固有频率可能高于某些机械元件的固有频率。一般要求,机械传动机构的固有频率高于伺服驱动系统的固有频率2~3倍;在系统工作频率范围内,不应包含各环节的固有频率,以免在扰动下发生共振;各环节的固有频率还应相互错开,以免发生振动耦合现象。
 

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