西門子伺服電機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定解析

西門子伺服電機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定解析，充磁需要有一定技術(shù)含量，通常為機(jī)外充磁與拆開充磁，前者適合一些定子磁場(chǎng)的充磁;而拆開充磁需要有技巧，除了需獲知原有馬達(dá)的磁強(qiáng)，還需要了解分布情況，同時(shí)形狀要有保證。大部分早期的伺服電機(jī)用的基本是質(zhì)量稍差差的黑磁，充磁后一般用的也不久，有些治標(biāo)不治本，為節(jié)約成本可以考慮，但我們不建議采用。我們會(huì)重新選擇耐高溫、耐高電磁干擾的鐵氧體磁鐵進(jìn)行全部更換。

問(wèn)題一 噪聲，不穩(wěn)定

客戶在一些機(jī)械上使用伺服電機(jī)時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生噪聲過(guò)大，電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定等現(xiàn)象，出現(xiàn)此問(wèn)題時(shí)，許多使用者的*反應(yīng)就是伺服電機(jī)質(zhì)量不好，因?yàn)橛袝r(shí)換成步進(jìn)電機(jī)或是變頻電機(jī)來(lái)拖動(dòng)負(fù)載，噪聲和不穩(wěn)定現(xiàn)象卻反而小很多。表面上看，確實(shí)是伺服電機(jī)的原故，但我們仔細(xì)分析伺服電機(jī)的工作原理后，會(huì)發(fā)現(xiàn)這種結(jié)論是*錯(cuò)誤的。

交流伺服系統(tǒng)包括:伺服驅(qū)動(dòng)、伺服電機(jī)和一個(gè)反饋傳感器(一般伺服電機(jī)自帶光學(xué)偏碼器)。所有這些部件都在一個(gè)控制閉環(huán)系統(tǒng)中運(yùn)行:驅(qū)動(dòng)器從外部接收參數(shù)信息，然后將一定電流輸送給電機(jī)，通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)換成扭矩帶動(dòng)負(fù)載，負(fù)載根據(jù)它自己的特性進(jìn)行動(dòng)作或加減速，傳感器測(cè)量負(fù)載的位置，使驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)設(shè)定信息值和實(shí)際位置值進(jìn)行比較，然后通過(guò)改變電機(jī)電流使實(shí)際位置值和設(shè)定信息值保持*，當(dāng)負(fù)載突然變化引起速度變化時(shí)，偏碼器獲知這種速度變化后會(huì)馬上反應(yīng)給伺服驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器又通過(guò)改變提供給伺服電機(jī)的電流值來(lái)滿足負(fù)載的變化，并重新返回到設(shè)定的速度。交流伺服系統(tǒng)是一個(gè)響應(yīng)非常高的全閉環(huán)系統(tǒng)，負(fù)載波動(dòng)和速度較正之間的時(shí)間滯后響應(yīng)是非常快的，此時(shí)，真正限制了系統(tǒng)響應(yīng)效果的是機(jī)械連接裝置的傳遞時(shí)間。

舉一個(gè)簡(jiǎn)單例子:有一臺(tái)機(jī)械，是用伺服電機(jī)通過(guò)V形帶傳動(dòng)一個(gè)恒定速度、大慣性的負(fù)載。整個(gè)系統(tǒng)需要獲得恒定的速度和較快的響應(yīng)特性，分析其動(dòng)作過(guò)程。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)器將電流送到電機(jī)時(shí)，電機(jī)立即產(chǎn)生扭矩;一開始，由于V形帶會(huì)有彈性，負(fù)載不會(huì)加速到像電機(jī)那樣快;伺服電機(jī)會(huì)比負(fù)載提前到達(dá)設(shè)定的速度，此時(shí)裝在電機(jī)上的偏碼器會(huì)削弱電流，繼而削弱扭矩;隨著V型帶張力的不斷增加會(huì)使電機(jī)速度變慢，此時(shí)驅(qū)動(dòng)器又會(huì)去增加電流，周而復(fù)始。

在此例中，系統(tǒng)是振蕩的，電機(jī)扭矩是波動(dòng)的，負(fù)載速度也隨之波動(dòng)。其結(jié)果當(dāng)然會(huì)是噪音、磨損、不穩(wěn)定了。不過(guò)，這都不是由伺服電機(jī)引起的，這種噪聲和不穩(wěn)定性，是來(lái)源于機(jī)械傳動(dòng)裝置，是由于伺服系統(tǒng)反應(yīng)速度(高)與機(jī)械傳遞或者反應(yīng)時(shí)間(較長(zhǎng))不相匹配而引起的，即伺服電機(jī)響應(yīng)快于系統(tǒng)調(diào)整新的扭矩所需的時(shí)間。

找到了問(wèn)題根源所在，再來(lái)解決當(dāng)然就容易多了，針對(duì)以上例子，您可以:

(1)增加機(jī)械剛性和降低系統(tǒng)的慣性，減少機(jī)械傳動(dòng)部位的響應(yīng)時(shí)間，如把V形帶更換成直接絲桿傳動(dòng)或用齒輪箱代替V型帶;

(2)降低伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減少伺服系統(tǒng)的控制帶寬，如降低伺服系統(tǒng)的增益參數(shù)值。

當(dāng)然，以上只是噪聲、不穩(wěn)定的原因之一，針對(duì)不同的原因，會(huì)有不同的解決辦法，如由機(jī)械共振引起的噪聲，在伺服方面可采取共振抑制，低通濾波等方法，總之，噪聲和不穩(wěn)定的原因，基本上都不會(huì)是由于伺服電機(jī)本身所造成。

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