一般伺服驅動器都配有陷波濾波器功能,但是這個功能如何用好它呢?


認真答題。

1.共振產生原因

共振產生原因,樓上已經解釋了。但是還要加上另外一點:驅動力中必須包含與驅動機構振動頻率相近,且振動模態相同的頻率成分,才能激起驅動元件與被驅動元件之間的大幅能量交換,產生共振。(只記得,當時老師這麼說的,太深入的我也不懂┐(─__─)┌)

2.共振現象

當伺服環路增益設置較高,環路中機械共振頻率成分無法被調節器有效衰減,且滿足1.中兩個條件,就會產生共振現象。表現為:機械劇烈振動,伴隨尖銳刺耳的噪音。

通過伺服後台,可以通過兩種方式觀測共振現象。

2.1 對系統進行機械特性分析

這種屬於頻域檢測方式,通過向系統注入頻譜豐富的激勵小信號,根據響應,即可獲得系統不同頻率響應,得到系統幅頻和相頻特性曲線。

上圖中,綠色為馬達單體機械特性,灰色為馬達連接負載後機械特性。由圖可知,馬達單體有兩個共振點,連接負載後,又形成一個新的低頻共振點。

優點:系統運行前,沒有實際產生劇烈共振時,即可以檢測出共振點與反共振點。上工治未病,不治已病,此之謂也。

缺點:設計實現難度較高,體現在兩方面,一、注入小信號,信號信噪比是個問題,需要細緻設計,所以得到的波形可能噪音較多。

二、由於採樣點數限制,低頻段的頻響特性失真較為嚴重。

哦,好像受眾搞錯了。是用戶,不是設計者。

那,對使用者要求較高,起碼要有頻域、伯德圖的概念。

2.2 後台觀測運行波形

系統正常運行時,不斷提高環路增益,轉矩指令中的某些成分,會激起系統共振。此時通過伺服後台軟體,可以觀測運行過程中的波形,來觀察振動現象。此為,時域觀測方法。

勻速運行中的共振:

負載慣量較大時產生的共振:

加速到勻速轉換時產生的共振:

3.共振抑制

共振抑制常採用陷波器,原理如下:

在系統機械特性共振點處,設置一個陷波濾波器,合理設置陷波深度和寬度,達到大幅衰減系統幅值增益,又不會引起過大相位延遲,造成系統不穩定。一般系統共振抑制後,還可以繼續拉高系統增益。共振抑制時域和頻域效果如下:

第一張圖為共振抑制前,第二張圖為共振抑制後,相同運行軌跡情況下的對比圖。

上圖為加陷波器前後系統開環伯德圖。

可能這才是題主想要的如何判斷陷波器起作用。

另外,一些稍微高端成熟的伺服廠家,為了提高易用性,減少對使用者的專業度要求,通常把振動檢測和抑制功能封裝起來,自動檢測和抑制,導致很多使用者搞不清楚內部機制。

除了利用陷波器這種像狙擊步槍一樣,單點打擊能力很強的武器;還可以用低通濾波器,這就像散彈槍一樣,片傷,可以對所有截止頻率以上的頻譜成分進行壓制。三種不同類型濾波器特性如下:

下面為某應用現場,陷波器和低通濾波器配合使用情況下,對系統振動進行抑制的速度閉環幅頻相頻特性曲線。

侵淫伺服多年,最深的感受就是:有的時候,認為自己懂了,又精進了;當別人用一個簡單的滑動平均濾波器,解決了非常棘手的機械末端抖動問題時,我就繼續默默搬磚了。


伺服電機在運動的過程中,可能會有某個頻率點與機械的共振頻率相同,就會導致該點時,系統震動大,雜訊大。陷波濾波器就是抑制該頻率點。


關鍵是理解數字陷波器的原理吧,如果不清楚原理,怎麼能用好呢?


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