伺服電機使用中的三大常見問題（1）

2021-01-13 16:10

伺服系統是機電產品中的重要環節，它能提供最高水平的動態響應和扭矩密度，所以驅動系統的發展趨勢是用交流伺服驅動取替傳統的液壓、直流、步進和AC變頻調速驅動，以便使系統性能達到一個全新的水平，包括更短的周期、更高的生產率、更好的可靠性和更長的壽命。為了實現伺服電機的更好性能，就必須對伺服電機的一些使用特點有所了解。 ? ? ? 問題一：噪聲，不穩定 ? 客戶在一些機械上使用松下伺服電機時，經常會發生噪聲過大，電機帶動負載運轉不穩定等現象，出現此問題時，許多使用者的第一反應就是伺服電機質量不好，因為有時換成步進電機或是變頻電機來拖動負載，噪聲和不穩定現象卻小很多。表面上看，確實是伺服電機的原故，但我們仔細分析伺服電機的工作原理后，會發現這種結論是完全錯誤的。 ? 交流伺服系統包括：伺服驅動、伺服電機和一個反饋傳感器(一般伺服電機自帶光學偏碼器)。所有這些部件都在一個控制閉環系統中運行：驅動器從外部接收參數信息，然后將一定電流輸送給電機，通過電機轉換成扭矩帶動負載，負載根據它自己的特性進行動作或加減速，傳感器測量負載的位置，使驅動裝置對設定信息值和實際位置值進行比較，然后通過改變電機電流使實際位置值和設定信息值保持一致，當負載突然變化引起速度變化時，偏碼器獲知這種速度變化后會馬上反應給伺服驅動器，驅動器又通過改變提供給伺服電機的電流值來滿足負載的變化，并重新返回到設定的速度。交流伺服系統是一個響應非常高的全閉環系統，負載波動和速度較正之間的時間滯后響應是非?？斓模藭r，真正限制了系統響應效果的是機械連接裝置的傳遞時間。 ? 舉一個簡單例子：有一臺機械，是用伺服電機通過V形帶傳動一個恒定速度、大慣性的負載。整個系統需要獲得恒定的速度和較快的響應特性，分析其動作過程。 ? 當驅動器將電流送到電機時，電機立即產生扭矩；一開始，由于V形帶會有彈性，負載不會加速到像電機那樣快；伺服電機會比負載提前到達設定的速度，此時裝在電機上的偏碼器會削弱電流，繼而削弱扭矩；隨著V型帶張力的不斷增加會使電機速度變慢，此時驅動器又會去增加電流，周而復始。 ? 在此例中，系統是振蕩的，電機扭矩是波動的，負載速度也隨之波動。其結果當然會是噪音、磨損、不穩定了。不過，這都不是由伺服電機引起的，這種噪聲和不穩定性，是來源于機械傳動裝置，是由于伺服系統反應速度（高）與機械傳遞或者反應時間（較長）不相匹配而引起的，即伺服電機響應快于系統調整新的扭矩所需的時間。 ? ? ? 找到了問題根源所在，再來解決當然就容易多了，針對以上例子，您可以： ? （1）增加機械剛性和降低系統的慣性，減少機械傳動部位的響應時間，如把V形帶更換成直接絲桿傳動或用齒輪箱代替V型帶；（2）降低伺服系統的響應速度，減少伺服系統的控制帶寬，如降低伺服系統的增益參數值。 ? 當然，以上只是噪聲、不穩定的原因之一，針對不同的原因，會有不同的解決辦法，如由機械共振引起的噪聲，在伺服方面可采取共振抑制，低通濾波等方法，總之，噪聲和不穩定的原因，基本上都不會是由于伺服電機本身所造成。 ? ? 上海會通，您身邊的技術顧問！咨詢聯系電話：13601713945 ? 公司有員工200多名，公司擁有專門從事核心平臺技術研究、應用技術研究和產品開發的研發隊伍，成功的開發多項硬件、軟件平臺，開發了諸如印刷包裝、紡織機械、數控機床、冶金機械等配套的控制系統并得到廣泛的應用。我們會通的口號是：會通智造，工控精靈！選擇會通，就是選擇安心！ ? 如果您想了解更多關于松下傳感器、行星減速機（廣用APEX 新寶紐卡特）、三木聯軸器的相關信息，如：價格、型號、適用環境，歡迎您登錄公司官網(http://www.naturasept.com)了解，上海會通自動化同時是日本松下電器公司的戰略合作伙伴，有著豐富的松下伺服電機代理經驗，期待與您合作。 ? ? ?

問題一：噪聲，不穩定

客戶在一些機械上使用松下伺服電機時，經常會發生噪聲過大，電機帶動負載運轉不穩定等現象，出現此問題時，許多使用者的第一反應就是伺服電機質量不好，因為有時換成步進電機或是變頻電機來拖動負載，噪聲和不穩定現象卻小很多。表面上看，確實是伺服電機的原故，但我們仔細分析伺服電機的工作原理后，會發現這種結論是完全錯誤的。

交流伺服系統包括：伺服驅動、伺服電機和一個反饋傳感器(一般伺服電機自帶光學偏碼器)。所有這些部件都在一個控制閉環系統中運行：驅動器從外部接收參數信息，然后將一定電流輸送給電機，通過電機轉換成扭矩帶動負載，負載根據它自己的特性進行動作或加減速，傳感器測量負載的位置，使驅動裝置對設定信息值和實際位置值進行比較，然后通過改變電機電流使實際位置值和設定信息值保持一致，當負載突然變化引起速度變化時，偏碼器獲知這種速度變化后會馬上反應給伺服驅動器，驅動器又通過改變提供給伺服電機的電流值來滿足負載的變化，并重新返回到設定的速度。交流伺服系統是一個響應非常高的全閉環系統，負載波動和速度較正之間的時間滯后響應是非?？斓模藭r，真正限制了系統響應效果的是機械連接裝置的傳遞時間。

舉一個簡單例子：有一臺機械，是用伺服電機通過V形帶傳動一個恒定速度、大慣性的負載。整個系統需要獲得恒定的速度和較快的響應特性，分析其動作過程。

當驅動器將電流送到電機時，電機立即產生扭矩；一開始，由于V形帶會有彈性，負載不會加速到像電機那樣快；伺服電機會比負載提前到達設定的速度，此時裝在電機上的偏碼器會削弱電流，繼而削弱扭矩；隨著V型帶張力的不斷增加會使電機速度變慢，此時驅動器又會去增加電流，周而復始。

在此例中，系統是振蕩的，電機扭矩是波動的，負載速度也隨之波動。其結果當然會是噪音、磨損、不穩定了。不過，這都不是由伺服電機引起的，這種噪聲和不穩定性，是來源于機械傳動裝置，是由于伺服系統反應速度（高）與機械傳遞或者反應時間（較長）不相匹配而引起的，即伺服電機響應快于系統調整新的扭矩所需的時間。