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    負載慣量與電動機慣量對電機伺服系統的影響
    發布時間:2024-03-04 11:35     瀏覽量:103

    目前,各種類型的永磁電動機已悄然進入國民經濟的各個領域,如在家用電器、情報信息機械、汽車工業、造紙工業、紡織工業、精密機床工業和軍事工業等制造領域內得到了廣泛的應用,并已進入大力發展階段。仔細分析和深入研討無刷直流永磁電動機和自控式永磁同步電動機的基本理論、設計方法,以及它們的選用,已憂為一個新的課題,伺服系統就是引領或跟進電機發展的新生事物。

    對于一個伺服系統來說,增益越高,系統就越靈敏,對指令的響應就越快;但是過高的增益將會導致系統不穩定。通過調節伺服放大器來調整系統增益,當系統具有過沖小于5%和相移不超過90°的臨界阻尼時,系統就能在很大響應和很小不穩性之間獲得好的折中,安定時間就很小。

    在系統穩定的情況下,如果增加驅動機構的慣量,則系統會出現低頻不穩定:如果減小驅動機構的慣量,則會出現高頻不穩定。因此,系統慣量,尤其是負載慣量與電動機慣量的匹配情況,除了影響系統的功率傳輸外,更是引起系統不穩定,甚至不可控的諸多因素中的一個重要的因素。

    如何消除負載慣量與電動機慣量之間的嚴重不匹配?一般情況下,負載慣量是不易變化的,為了消除由于負載慣量與電動機慣量之間的高度不匹配而在它們之間產生的無效運動和柔量位移,可以采取下列幾項措施:

    (1)首先采用合適的變速機構,盡可能把負載慣量與電動機慣量之間的不匹配度減到很小。

    (2)其次是提高機械系統的剛度。

    (3)在(1)和(2)措施無效的情況下,可以采取增加電動機軸上的慣量方法,盡可能把負載慣量與電動機慣量之間的不匹配度減到很小。

    電動機的選用方案在負載慣量與電動機慣量之間的不匹配度很小化的過程中,電動機的選用通常有兩個方案:

    ●選用低慣量電動機。選用低慣量電動機,將有利于減小總的系統慣量,從而系統可以獲得較高的加速度和較大的頻帶寬度;在加速性能很大化的同時,可以采用變速機構把負載慣量與電動機慣量之間的不匹配度很小化。但是,為了使負載慣量與電動機慣量匹配而采取很佳變速比方案的成本較高,有時還不一定能夠實現。

    ●選用大慣量電動機

    在選用低慣量電動機方案不能實現的情況下,有時采用具有同樣力矩等級的在轉軸上裝有飛輪的大慣量電動機是很好的選擇,它能夠在伺服驅動系統的很高的動態性能和穩定性之間提供一個合理的折中方案。

    設計人員可以根據上述原則,與配套件供應商合作,在綜合分析可供采用的各個方案的可行性、系統性能和制造成本等情況的基礎上,做出合理的決策。

    什么是伺服系統?伺服系統又稱隨動系統,是用來精確地跟隨或復現某個過程的反饋控制系統。伺服系統是物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標的任意變化的自動控制系統。它的主要任務是按控制命令的要求、對功率進行放大、變換與調控等處理,使驅動裝置輸出的力矩、速度和位置控制非常靈活方便。

    在很多情況下,伺服系統專指被控制量是機械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統,其作用是使輸出的機械位移(或轉角)準確地跟蹤輸入的位移(或轉角),其結構組成和其他形式的反饋控制系統沒有原則上的區別。伺服系統初用于國防軍工, 如火炮的控制, 船艦、飛機的自動駕駛,導彈發射等,后來逐漸推廣到國民經濟的許多部門,如自動機床、無線跟蹤控制等。


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