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立式加工中心的伺服编码器的精度和分辨率对伺服速度环的影响

发布时间:2018-06-07 16:08:27

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之前咱们介绍了立式加工中心的伺服电机编码器的分辨率和精度的问题,那么分辨率和精度关于速度环的影响是什么呢?速度环的精度和动摇性又和什么有关呢?今日,咱们就和咱们聊聊速度环和编码器的联系。立式加工中心闭环体系中编码器作为反应环节时影响控制体系的功用主要有以下三个方面:

   


一、响应速度、精度和分辨率


1、响应速度:响应速度最简单了解的,反应迟钝的编码器就像一个抱负的传感器串联一个低通滤波器,这样在整个闭环控制体系中会发生相位滞后,以至于影响了整个体系高频段的安稳性。现在大多数的运用中,伺服电机的编码器反应速度非常快,能够看作是抱负的传感器。可是有些通讯速率较低的串行通讯编码器(SSI)其通讯方法不可防止的引起必定的推迟,导致速度环的带宽受到限制。
2、立式加工中心精度:关于精度的影响,咱们首要需求界说速度精度的概念,精度是衡量实践值和设定值之间可重复的平均差错的量值。速度精度的阐明如图1所示,其表明一段时刻内的设定值和实践值的全体差错,因而所谓速度精度能够了解为被调量与规则的给定值的肯定稳态差错。



图1 速度精度(accuracy)图示


3、安稳度:尽管许多调理方针中都触及到了精度,但在实践上大多数情况下,咱们更希望得到的是调理进程的 “安稳度”。这个安稳度又能够了解为速度的 “动摇性”。速度动摇性的界说为: 动摇性是不希望的实践值特性,它会叠加在速度平均值上。
图2 速度动摇性(ripple)图示



图2

      立式加工中心关于运用西门子的SINAMICS S120系列变频器及伺服电机的伺服控制体系,在实验室环境中,电机作业在额外转速及额外转矩时,转速精度能够到达额外转速的0.001%,如下表所示。

示例:运用S120 驱动1FK7032-2AK71-1QA0 伺服电机,此电机额外转速6000 RPM,电机的编码器为20位单圈肯定值。
咱们运用60 RPM转速运转,记载增量脉冲数(R482)与实践转速(R61),如图3所示:


图3 R482及R61的记载


咱们记载3s的时刻距离,不考虑差错要素,电机应该添加3*220=3145728个增量脉冲信号。可是,实践上电机旋转了3145731个增量脉冲数,其差错值为3个增量脉冲数,转换为转速为60+(3/3145728)*60=60.00005722RPM,那么其精度为:(60RPM-60.000057RPM)/6000RPM=-0.000001%<0.001%
图3的精度值很抱负,可是速度动摇性体现很差。

二、速度动摇性受如下要素影响


(1)    编码器有限的分辨率以及速度环周期(分辨率越低,周期时刻越长,速度动摇就越大)。
(2)    不良的编码器装置方法会导致编码器反应呈现低频周期性动摇。
(3)    伺服电机的齿槽转矩动摇也会导致速度环下的低频周期动摇。

三、定论


(1)    在实践运用中,受编码器有限的分辨率、装置和伺服电机制作等要素而导致的速度周期动摇的影响要比单纯的速度精度愈加重要,需求工程师在运用中考虑以上要素。
(2)    关于下降速度的动摇性能够选用的手法有,挑选高分辨率的编码器、缩短速度环周期、进步编码器装置的精度以及运用咱们伺服体系中供给的齿槽转矩补偿功用等下降速度环动摇性的影响,防止机械设备在高动态运用下呈现振荡和噪声。