歐瑞傳動(dòng)絕對(duì)值伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

文:劉滿柏2014年第二期

  歐瑞傳動(dòng)研發(fā)部配合市場(chǎng)需要于2013年成功推出了采用絕對(duì)值編碼器伺服電機(jī)的絕對(duì)值型伺服系統(tǒng)。該產(chǎn)品在研發(fā)階段就受到各方的關(guān)注,產(chǎn)品一經(jīng)發(fā)布得到了以數(shù)控機(jī)械為代表的客戶的廣泛好評(píng)。目前此產(chǎn)品已經(jīng)成功應(yīng)用到高精度數(shù)控銑和六自由度機(jī)械手上。

  該產(chǎn)品是歐瑞自主研發(fā),具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能伺服驅(qū)動(dòng)器。歐瑞絕對(duì)值伺服按系列分屬于SD10系列,基本性能、通用功能與SD10增量式伺服一致,包含位置模式、速度模式、轉(zhuǎn)矩模式;此外還支持模擬量控制模式。具備分頻輸出功能,離線、在線慣量識(shí)別功能以及振動(dòng)抑制功能。系統(tǒng)剛性強(qiáng)、響應(yīng)速度快、速度波動(dòng)范圍小、穩(wěn)定性好。

  采用絕對(duì)值編碼器的伺服系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)的伺服系統(tǒng)有如下三個(gè)突出優(yōu)點(diǎn),分別是:精準(zhǔn)度高、具有多圈位置記憶功能以及掉電位置記憶功能。這些特性應(yīng)用在以六自由度機(jī)械手臂為代表的前沿自動(dòng)化裝備上提高了裝備的可靠性和穩(wěn)定性。首先,標(biāo)配17絕對(duì)值編碼器,其單圈分辨率精度達(dá)到了0.0027度,高出傳統(tǒng)的2500線編碼器的分辨率精度13倍。這極大地提高了伺服系統(tǒng)的低速穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性。絕對(duì)值編碼器附帶的多圈位置記憶功能,擴(kuò)展了系統(tǒng)定位能力,系統(tǒng)位置可以不用再依靠外部定位裝置。掉電位置記憶功能,賦予了系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)定位功能。理論上系統(tǒng)可以上電后直接進(jìn)行前面未完成而無需新的位置初始化定位功能。這既節(jié)省了時(shí)間又方便了上位控制器的開發(fā)工作。如圖1、圖2所示。

圖1 全系類產(chǎn)品展示                                             圖2 絕對(duì)值伺服驅(qū)動(dòng)器在各種六自由度機(jī)械手上的應(yīng)用圖

  其中震動(dòng)抑制功能較為突出,其重點(diǎn)消除機(jī)械系統(tǒng)在運(yùn)行過程中引發(fā)的自身的共振。這一現(xiàn)象在六自由度機(jī)械手上尤為突出,并且廣泛存在。當(dāng)此功能不存在,并且各關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整不合適的情況下極易出現(xiàn)端部抖動(dòng)嚴(yán)重時(shí)伴有電磁嘯叫聲的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象有兩個(gè)原因引起的,一是系統(tǒng)共振,二是系統(tǒng)加減速不平滑。良好的S曲線功能能夠有效地降低系統(tǒng)因?yàn)閱⑼_擊帶來的抖動(dòng),但是不能完全消除系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)的震顫以及電磁嘯叫聲。震動(dòng)抑制功能就是在系統(tǒng)運(yùn)行之初通過算法預(yù)估出機(jī)械共振的頻率點(diǎn),在系統(tǒng)運(yùn)行過程中通過特殊的算法將此共振頻率從系統(tǒng)中濾除或使其幅值降低到一個(gè)特定的范圍,借此可以有效地減弱甚至完全阻止系統(tǒng)進(jìn)入共振頻率,從而消除系統(tǒng)共振,進(jìn)而提高整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

  圖3與圖4是對(duì)算法進(jìn)行Matlab仿真的結(jié)果,從圖中可以明顯看出,引入共振抑制之后,高次諧波被濾除,達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

圖3 帶有高次諧波的仿真圖                                 圖4 使用振動(dòng)抑制算法的仿真結(jié)果

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