如何判断伺服驱动器的陷波功能发挥了作用?
一般伺服驱动器都配有陷波滤波器功能,但是这个功能如何用好它呢?
认真答题。
1.共振产生原因
共振产生原因,楼上已经解释了。但是还要加上另外一点:驱动力中必须包含与驱动机构振动频率相近,且振动模态相同的频率成分,才能激起驱动元件与被驱动元件之间的大幅能量交换,产生共振。(只记得,当时老师这么说的,太深入的我也不懂┐(─__─)┌)
2.共振现象
当伺服环路增益设置较高,环路中机械共振频率成分无法被调节器有效衰减,且满足1.中两个条件,就会产生共振现象。表现为:机械剧烈振动,伴随尖锐刺耳的噪音。
通过伺服后台,可以通过两种方式观测共振现象。
2.1 对系统进行机械特性分析
这种属于频域检测方式,通过向系统注入频谱丰富的激励小信号,根据响应,即可获得系统不同频率响应,得到系统幅频和相频特性曲线。
上图中,绿色为马达单体机械特性,灰色为马达连接负载后机械特性。由图可知,马达单体有两个共振点,连接负载后,又形成一个新的低频共振点。
优点:系统运行前,没有实际产生剧烈共振时,即可以检测出共振点与反共振点。上工治未病,不治已病,此之谓也。
缺点:设计实现难度较高,体现在两方面,一、注入小信号,信号信噪比是个问题,需要细致设计,所以得到的波形可能噪音较多。
二、由于采样点数限制,低频段的频响特性失真较为严重。
哦,好像受众搞错了。是用户,不是设计者。
那,对使用者要求较高,起码要有频域、伯德图的概念。
2.2 后台观测运行波形
系统正常运行时,不断提高环路增益,转矩指令中的某些成分,会激起系统共振。此时通过伺服后台软体,可以观测运行过程中的波形,来观察振动现象。此为,时域观测方法。
匀速运行中的共振:
负载惯量较大时产生的共振:
加速到匀速转换时产生的共振:
3.共振抑制
共振抑制常采用陷波器,原理如下:
在系统机械特性共振点处,设置一个陷波滤波器,合理设置陷波深度和宽度,达到大幅衰减系统幅值增益,又不会引起过大相位延迟,造成系统不稳定。一般系统共振抑制后,还可以继续拉高系统增益。共振抑制时域和频域效果如下:
第一张图为共振抑制前,第二张图为共振抑制后,相同运行轨迹情况下的对比图。
上图为加陷波器前后系统开环伯德图。
可能这才是题主想要的如何判断陷波器起作用。
另外,一些稍微高端成熟的伺服厂家,为了提高易用性,减少对使用者的专业度要求,通常把振动检测和抑制功能封装起来,自动检测和抑制,导致很多使用者搞不清楚内部机制。
除了利用陷波器这种像狙击步枪一样,单点打击能力很强的武器;还可以用低通滤波器,这就像散弹枪一样,片伤,可以对所有截止频率以上的频谱成分进行压制。三种不同类型滤波器特性如下:
下面为某应用现场,陷波器和低通滤波器配合使用情况下,对系统振动进行抑制的速度闭环幅频相频特性曲线。
侵淫伺服多年,最深的感受就是:有的时候,认为自己懂了,又精进了;当别人用一个简单的滑动平均滤波器,解决了非常棘手的机械末端抖动问题时,我就继续默默搬砖了。
伺服电机在运动的过程中,可能会有某个频率点与机械的共振频率相同,就会导致该点时,系统震动大,杂讯大。陷波滤波器就是抑制该频率点。
关键是理解数字陷波器的原理吧,如果不清楚原理,怎么能用好呢?
推荐阅读: