穩(wěn)定的伺服系統(tǒng)對于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)機(jī)器性能、耐久性、安全性和一致的機(jī)器性能至關(guān)重要，可改善機(jī)器的整體運(yùn)行。在上一期中，我們?yōu)榇蠹医榻B了決定伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵參數(shù)值。今天我們將為大家進(jìn)一步解讀這些關(guān)鍵參數(shù)值分別如何影響伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

帶寬

簡言之，它可以作為伺服系統(tǒng)給定階躍響應(yīng)的 1/（處理時(shí)間）進(jìn)行計(jì)算。利用時(shí)域測量伺服電機(jī)加速到命令速度時(shí)的階躍響應(yīng)，處理時(shí)間將是電機(jī)速度在命令速度允許誤差范圍內(nèi)的處理時(shí)間。圖中測得的誤差范圍內(nèi)的處理時(shí)間為55ms，計(jì)算得出的帶寬為18Hz。接收到運(yùn)動(dòng)命令時(shí)，高帶寬是伺服系統(tǒng)快速響應(yīng)的關(guān)鍵。需要快速移動(dòng)和處理時(shí)間的機(jī)器需要更高的帶寬。

帶寬受多個(gè)因素的影響，包括機(jī)械剛度、系統(tǒng)慣量和可用轉(zhuǎn)矩或力。具有多個(gè)聯(lián)軸器、皮帶和皮帶輪的機(jī)構(gòu)，或齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)引入的柔性元件會(huì)降低機(jī)器剛度。甚至機(jī)架或機(jī)座結(jié)構(gòu)也會(huì)影響系統(tǒng)剛度，進(jìn)而影響帶寬。

振幅增益裕量

振幅增益裕量是頻域的測量值，是指在波特圖中，取相位達(dá)到-180° 的最低頻率點(diǎn)時(shí)低于0dB的振幅值。振幅增益裕量是伺服穩(wěn)定性的一個(gè)指標(biāo)——低于0dB越多，穩(wěn)定性越好。增益裕量是指系統(tǒng)變得不穩(wěn)定之前可用的增益調(diào)節(jié)量。

伺服系統(tǒng)中的增益更高可提高響應(yīng)性，直至實(shí)際增益等于可用增益裕量。隨著時(shí)間的推移，由磨損引起的機(jī)械剛度的變化會(huì)降低測得的增益裕量，從而導(dǎo)致原本穩(wěn)定的系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。

相位裕量

相位裕量是頻域的測量值，是指在波特圖中，計(jì)算振幅值越過0dB（增益交叉頻率）時(shí)-180° 以上的相位滯后量。差異越大，穩(wěn)定性越好。相位裕量是指系統(tǒng)變得不穩(wěn)定之前可用的相位滯后量。

相位裕量越高，就越能靈活地利用各種濾波技術(shù)，同時(shí)對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)諧以優(yōu)化整體性能。

振幅增益裕量和相位裕量都允許伺服技術(shù)人員決定濾波和其他環(huán)增益，來調(diào)節(jié)并優(yōu)化伺服系統(tǒng)性能。

小結(jié)

影響伺服穩(wěn)定性的關(guān)鍵要素為機(jī)器性能優(yōu)化提供了藍(lán)圖。了解各關(guān)鍵要素如何影響伺服系統(tǒng)穩(wěn)定，有助于伺服技術(shù)人員使用各種濾波技術(shù)來調(diào)節(jié)系統(tǒng)。精確調(diào)節(jié)且穩(wěn)定的伺服系統(tǒng)是機(jī)器性能、耐久性和安全性的關(guān)鍵。

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