跳转到主要内容
科尔摩根始终致力于:用高精度的运动控制系统,解决客户艰巨挑战,助力创新者实现技术创新和产品差异化。随着工业技术的快速发展,传动系统被广泛应用于各种设备中。在很多传动系统中都存在一定的谐振现象在调试自控系统时,技术人员往往会通过增大比例增益来获得系统的高频响应能力。当比例增益增大至特定数值后,系统就会响应混乱,输出也不受输入控制。传动系统的谐振主要表现为:电机引起的传动件高频抖动,同时伴随刺耳噪音。
谐振的研判与“诊治”
针对传动系统出现的谐振现象,如何做出正确研判,进而有效诊治?
科尔摩根运动控制专家建议采用与中医四疗法类似的方法:
望:以眼睛观察传动件是否存在抖动现象,或通过示波器采集位置、速度、电流等数据,观察这些数据拟合的曲线是否存在明显波动。
闻:用耳朵聆听,感受传动系统是否发出“嗡嗡”、“嗯嗯”等持续不断的奇异噪音。
切:当系统抖动不明显时,可用手触摸设备,感受设备是否存在频率近乎恒定的振动。
问:通过询问接触过或操作设备的人,之前设备是否出现过类似情况,是在什么操作下产生的谐振。清楚“病情”方可“对症下药”,大大减少整治谐振的时间,从而提高工作效率。
如何避免谐振
很多时候,系统的谐振是无法“诊治“的,也就是所谓的快速性和稳定性不可兼得。虽然系统的谐振难以“诊治”,我们却可以在设计系统时将谐振因素考虑在内,从根源上摆脱、减小甚至避免谐振对系统的影响。以图1传动模型进行分析:
 
由简易机械系统(质量-弹簧-阻尼器)的模型
Js2xos+Csxos+Kxos=Kxis
得出图1传动系统的方框图(图二):
 
不难看出: A=s2PV=sP
接下来,分析谐振源—电机的传递函数:
          Gs=PM(s)TE(s)=1(JM+JL)s2JLs2+Cs+KJMJLJM+JLs2+Cs+K
传动阻尼C一般比较小,为了便于分析可忽略传动阻尼的影响,从而得出:
反谐振频率:fAR=12πKJL  和谐振频率:fR=12πK(JM+JL)JMJL
由图3可看出,系统最高响应频率被反谐振频率所限制。要想获得更高带宽(系统响应频率),只能提高反谐振频率
科尔摩根谐振解决方案
从上述反谐振频率fAR=12πKJL看出,可以从增大刚度减小负载惯量着手:
1)增大刚度
如图4传统的传动系统所示,刚度为:
1K=1K耦合+1K变速箱+1K丝杠
从刚度公式可以看出,要想增大刚度,只能缩短传动链,于是直驱概念应运而生:将电机和负载通过同一根轴连接,省掉联轴器、变速箱以及丝杠,提高能量使用效率的同时,也增大加了系统的传动刚度。
然而,直驱电机并非简单地通过改变绕组形式增大转矩减小转速,而需要再同时实现高转矩和高转速。科尔摩根直驱电机采用先进的电磁设计,与同行相比,转矩密度更大,转矩脉动更小,可达转速更高,显著提高系统刚度
2)减小负载惯量
可通过高转速电机加减速机的方式,有效减小负载惯量对电机的影响。由以下公式计算负载反映到电机端的惯量:
Jref=JLi2
与直驱方案对比,减速机方案减小了负载反映到电机端的惯量,却降低了系统的刚度。与同行相比,科尔摩根AKM伺服电机转速更高(高达8000RPM),功率密度更大,转矩脉动更小。与减速机搭配使用,能够显著减少负载惯量的同时,确保系统刚性
3)先进的电机控制器
不管是直驱方案,还是减速机方案,一旦系统形成就很难更改,这时候系统性能提升只能由软件实现了。如图6所示,电机与负载仅为整个伺服系统的一部分(紫色段),我们还能通过修改控制参数进行系统优化(绿色段)。
科尔摩根AKD伺服驱动器凭借业界更胜一筹的三环刷新频率(电流环(1.5Mhz)、速度环(16kHz)、位置环(8kHz))使得定位控制更加迅速、精准。除了一般的PID算法之外,AKD伺服驱动器自带四个高性能滤波器,可以将系统谐振频段衰减掉从而抑制谐振。

                                                               

同步搭载科尔摩根workbench调试软件,可以轻松满足你对运动控制的苛刻要求。如图7示波器所示,可以实时监控电机的时域响应(位置-时间、速度-时间、电流-时间等),便于伺服参数优化;图8所示的高性能调谐器能提供系统详细的频域响应信息,一键调谐,让你轻松解决运动控制中的整定难题
   
你的出色合作伙伴
科尔摩根拥有丰富的运动控制解决方案、专业的协同设计能力、功能强大的调试软件,可帮助客户打造既满足高动态、高性能系统需求又能充分减少谐振的传动系统,让客户在激烈的市场竞争中赢得优势。同时出色的运动控制产品性能及品质,保障了设备的长生命周期降低设备综合成本,助力客户的长期发展。

用于伺服驱动器的伺服电机参数及其正确换算与比较

想要实现所需的机械性能,按照驱动器制造商所规定的正确计量单位使用伺服电机参数十分重要。但是,如果不
能正确地理解电机与驱动器参数细节相关的规定术语、单位、命名法和参数之间的换算方式,那么很可能会使用
错误的单位,进而增加机器设计开发和制造过程的难度。

了解更多

伺服系统选型入门:了解系统解决方案需求

在机器设计中,伺服电机选型的第一步是了解组成伺服电机或伺服驱动器系统的组件。伺服系统是闭环控制,用 于控制所需的运控。它们包含一个反馈设备,能够在电机和驱动器之间持续提供信息,从而精确地控制被驱动装 置机构的位置、速度和转矩。
了解更多

卓越的工程设计

科尔摩根相信运动控制和自动化的力量可以创造更美好的世界。

了解更多

相关信息

用于伺服驱动器的伺服电机参数及其正确换算与比较

用于伺服驱动器的伺服电机参数及其正确换算与比较 >

想要实现所需的机械性能,按照驱动器制造商所规定的正确计量单位使用伺服电机参数十分重要。但是,如果不 能正确地理解电机与驱动器参数细节相关的规定术语、单位、命名法和参数之间的换算方式,那么很可能会使用 错误的单位,进而增加机器设计开发和制造过程的难度。

一站式学会十大复杂工况伺服电机选择,手把手伺服计算选型包教包会 >

一站式解决选型难题,科尔摩根专家手把手教学,结合实际案例,包教包会,10月17日等你来学!

伺服系统选型入门:了解系统解决方案需求 >

在机器设计中,伺服电机选型的第一步是了解组成伺服电机或伺服驱动器系统的组件。伺服系统是闭环控制,用 于控制所需的运控。它们包含一个反馈设备,能够在电机和驱动器之间持续提供信息,从而精确地控制被驱动装 置机构的位置、速度和转矩。

加快新一代假肢和外骨骼的开发 >

Humotech 创立于 2015 年,它的诞生源自一个简单的问题:不同于传统的 原型机设计与制造流程,如果工程师可以通过编程让机器人在用户行走时实 时模拟假肢、矫形器、外骨骼和其他可穿戴机器装置,从而对它们进行评 估,那会怎么样?

降本增效:助力新能源行业锂电池叠片打破尺寸边界 >

即刻探索科尔摩根经济型直驱电机在锂电叠片工艺中的创新应用!

科技“芯”技术|科尔摩根助力新能源燃料电池堆高效生产 >

随着能源环保的需求日益增长,燃料电池作为一种绿色能源备受关注。然而,如何实现其高效生产,一直是业界关注的难题。科尔摩根凭借先进的科技“芯”技术,为新能源燃料电池堆的高效生产提供了强有力的技术支持。

科尔摩根与 Stereotaxis 携手提升手术机器人的精确度与安全性 >

科尔摩根的先进运动控制产品及专业实力正在助力医护人员挽救和改善患者的生命。 了解全新的 Genesis 手术机器人如何将专用编码器与高转矩密度 AKM 伺服电机结合,从而为心脏消融术带来颠覆性的变化。
 The Difference Between Continuous Ratings and Holding Continuous Loads

“持续额定功率”和“保持持续负载”之间的区别 >

在正确选择交流伺服电机时,避免出现沟通错误是十分关键的。请了解这一方面的一些重要专业术语,这些术语和伺服电机的安全使用和可靠运行密切相关。

科尔摩根AKM同步伺服电选型指南_2023_RevA >

科尔摩根AKM同步伺服电选型指南_2023_RevA