目前,各種類型的永磁電動機(jī)已悄然進(jìn)入國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域,如在家用電器、情報信息機(jī)械、汽車工業(yè)、造紙工業(yè)、紡織工業(yè)、精密機(jī)床工業(yè)等制造領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用,并已進(jìn)入大力發(fā)展階段。仔細(xì)分析和深入研討無刷直流永磁電動機(jī)和自控式永磁同步電動機(jī)的基本理論、設(shè)計方法,以及它們的選用,已憂為一個新的課題,伺服系統(tǒng)就是引領(lǐng)或跟進(jìn)電機(jī)發(fā)展的新生事物。
對于一個伺服系統(tǒng)來說,增益越高,系統(tǒng)就越靈敏,對指令的響應(yīng)就越快;但是過高的增益將會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。通過調(diào)節(jié)伺服放大器來調(diào)整系統(tǒng)增益,當(dāng)系統(tǒng)具有過沖小于5%和相移不超過90°的臨界阻尼時,系統(tǒng)就能在很大響應(yīng)和很小不穩(wěn)性之間獲得好的折中,安定時間就很小。
在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下,如果增加驅(qū)動機(jī)構(gòu)的慣量,則系統(tǒng)會出現(xiàn)低頻不穩(wěn)定:如果減小驅(qū)動機(jī)構(gòu)的慣量,則會出現(xiàn)高頻不穩(wěn)定。因此,系統(tǒng)慣量,尤其是負(fù)載慣量與電動機(jī)慣量的匹配情況,除了影響系統(tǒng)的功率傳輸外,更是引起系統(tǒng)不穩(wěn)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(fù)載慣量與電動機(jī)慣量之間的嚴(yán)重不匹配?一般情況下,負(fù)載慣量是不易變化的,為了消除由于負(fù)載慣量與電動機(jī)慣量之間的高度不匹配而在它們之間產(chǎn)生的無效運(yùn)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(jī)構(gòu),盡可能把負(fù)載慣量與電動機(jī)慣量之間的不匹配度減到很小。
(2)其次是提高機(jī)械系統(tǒng)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(jī)軸上的慣量方法,盡可能把負(fù)載慣量與電動機(jī)慣量之間的不匹配度減到很小。
電動機(jī)的選用方案在負(fù)載慣量與電動機(jī)慣量之間的不匹配度很小化的過程中,電動機(jī)的選用通常有兩個方案:
●選用低慣量電動機(jī)。選用低慣量電動機(jī),將有利于減小總的系統(tǒng)慣量,從而系統(tǒng)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(jī)構(gòu)把負(fù)載慣量與電動機(jī)慣量之間的不匹配度很小化。但是,為了使負(fù)載慣量與電動機(jī)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?qū)崿F(xiàn)。
●選用大慣量電動機(jī)
在選用低慣量電動機(jī)方案不能實現(xiàn)的情況下,有時采用具有同樣力矩等級的在轉(zhuǎn)軸上裝有飛輪的大慣量電動機(jī)是很好的選擇,它能夠在伺服驅(qū)動系統(tǒng)的很高的動態(tài)性能和穩(wěn)定性之間提供一個合理的折中方案。
設(shè)計人員可以根據(jù)上述原則,與配套件供應(yīng)商合作,在綜合分析可供采用的各個方案的可行性、系統(tǒng)性能和制造成本等情況的基礎(chǔ)上,做出合理的決策。
什么是伺服系統(tǒng)?伺服系統(tǒng)又稱隨動系統(tǒng),是用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)是物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)的任意變化的自動控制系統(tǒng)。它的主要任務(wù)是按控制命令的要求、對功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理,使驅(qū)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(tǒng)專指被控制量是機(jī)械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng),其作用是使輸出的機(jī)械位移(或轉(zhuǎn)角)準(zhǔn)確地跟蹤輸入的位移(或轉(zhuǎn)角),其結(jié)構(gòu)組成和其他形式的反饋控制系統(tǒng)沒有原則上的區(qū)別。后來逐漸推廣到國民經(jīng)濟(jì)的許多部門,如自動機(jī)床、無線跟蹤控制等。