摘 è¦ï¼šåœ¨ç°¡è¦ä»‹ç´¹è‡ºé”機電伺æœç³»çµ±åœ¨æ©Ÿæ¢°æ‰‹ä¸Šçš„æ‡‰ç”¨èƒŒæ™¯çš„基礎上,比較詳細深入的討論了基于ç¾å ´ç¶“é©—çš„é‹å‹•控制系統穩定性調試å•題,討論éŽç¨‹ç†è«–è¯ç³»å¯¦éš›ï¼ŒåŒ…å«é‡è¦çš„åŽŸç†æ€§åˆ†æžã€‚
é—œéµè©žï¼šæ©Ÿæ¢°æ‰‹ 臺é”ä¼ºæœ é‹å‹•穩定性
1 引言
æˆåž‹æ©Ÿå°ˆç”¨æ©Ÿæ¢°æ‰‹åœ¨å¸‚å ´ä¸ŠæŒ‰ç…§é©…å‹•é¡žåž‹ä¸»è¦åˆ†ç‚ºå…©ç¨®é¡žåž‹ï¼šä¸€ç¨®æ˜¯æ°£å‹•元件驅動比較單純的作低速點å°é»žçš„é‹å‹•控制的低端的機械手;å¦ä¸€ç¨®å°±æ˜¯éœ€è¦é‡‡ç”¨é«˜æ€§èƒ½ä¼ºæœç³»çµ±ä½œç‚ºé©…動元件的高速精確定ä½é«˜æ€§èƒ½æ©Ÿæ¢°æ‰‹ã€‚æœ¬æ–‡è«–è¿°çš„æ˜¯ç¬¬äºŒç¨®æ©Ÿé›»ä¼ºæœæŽ§åˆ¶æ©Ÿæ¢°æ‰‹ï¼Œæ©Ÿæ¢°æ‰‹åŸºäºŽè‡ºé”伺æœç³»çµ±æŠ€è¡“。伺æœç³»çµ±åœ¨æ©Ÿæ¢°æ‰‹ä¸Šçš„æ‡‰ç”¨æœ‰å¾ˆå¤šèˆ‡ä¸€èˆ¬ä¼ºæœæ‡‰ç”¨å ´åˆçš„ä¸åŒä¹‹è™•ï¼Œæ¯”è¼ƒå®¢æˆ¶ä½¿ç”¨çš„æ˜¯æŸæ—¥ç³»ç³»åˆ—伺æœç³»çµ±ï¼Œè‡ºé”伺æœé€šéŽåˆç†çš„è¨è¨ˆèƒ½å¤ é”åˆ°æ›´é«˜çš„æ€§èƒ½æŒ‡æ¨™ï¼ŒåŒæ™‚åˆèƒ½é™ä½Žå®¢æˆ¶çš„æˆæœ¬ï¼Œæé«˜å…¶ç”¢å“的性價比。
2 臺é”伺æœç³»çµ±æ‡‰ç”¨è¨è¨ˆ
2.1å·¥è—è¦æ±‚
機械手的工è—è¦æ±‚伺æœåœ¨å¸¶å‹•機é 作定ä½é‹è¡Œçš„éŽç¨‹ä¸é‹è¡Œè¦å¹³ç©©æ»‘é †ï¼Œä¼ºæœçš„é‹è¡Œé€Ÿåº¦å°‡æ±ºå®šæ©Ÿæ¢°æ‰‹çš„工作效率是å¦èƒ½å¤ æ»¿è¶³å®¢æˆ¶çš„æ‡‰ç”¨è¦æ±‚,在高速定ä½çš„æ™‚伺æœé›»æ©Ÿä¸èƒ½å‡ºç¾éŽæ²–ï¼Œéœ‡è•©ä»¥åŠæ•´å®šæ™‚é–“éŽé•·ã€‚ä»¥ä¸Šçš„è¦æ±‚å…¨éƒ½æ˜¯åœ¨è² è¼‰æ…£é‡æ¯”接近70çš„æ¢ä»¶ä¸‹å¯¦ç¾çš„。高性能伺æœç³»çµ±ä½œç‚ºé©…動元件的高速精確定ä½é«˜æ€§èƒ½æˆåž‹æ©Ÿæ¢°æ‰‹åƒè¦‹åœ–1。
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圖1 é«˜ç²¾åº¦ä¼ºæœæŽ§åˆ¶æˆåž‹æ©Ÿæ¢°æ‰‹[/align]
2.2 伺æœç³»çµ±
æœ¬é …ç›®æ©Ÿæ¢°æ‰‹æ˜¯å–®è»¸çµæ§‹çš„æ©Ÿæ¢°æ‰‹ï¼ŒåŸºæœ¬çš„硬件é…置分為控制部分和驅動部分。
(1)控制器?ï¼Ÿåˆ‚ç ´é¥”è“¡çº¹ç‘±C開發而æˆçš„æ‰‹æŒå¼æŽ§åˆ¶ç³»çµ±ï¼Œé‡‡ç”¨æ¨¡æ“¬é‡æŽ§åˆ¶ä¼ºæœé©…動器
(2)驅動器。 臺é”ASD-A0421LA伺æœé©…動器+ECMA-C3060402ES伺æœé›»æ©Ÿï¼Œä¹Ÿå°±æ˜¯è‡ºé”伺æœçš„ASD-A的驅動器驅動和ASD-B的電機的A+Bçš„é…置。
(3ï¼‰å‚³å‹•çµæ§‹ã€‚伺æœèˆ‡è² è¼‰ä¹‹é–“çš„å‚³å‹•çµæ§‹æ˜¯é‡‡ç”¨5:1減速機和T型齒型鋼絲PU皮帶傳動。
(4ï¼‰ç³»çµ±æ¡†åœ–ã€‚ä¼ºæœæŽ§åˆ¶ç³»çµ±æ¡†åœ–è¨è¨ˆåƒè¦‹åœ–2。
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圖2 ä¼ºæœæŽ§åˆ¶ç³»çµ±æ¡†åœ–[/align]
3 伺æœé‹å‹•穩定性調試調試
首先使用臺é”èª¿è©¦è»Ÿä»¶ä¼°æ¸¬å‡ºè² è¼‰æ…£é‡æ¯”為68.6ï¼Œåœ¨é€™æ¨£çš„æ…£é‡æƒ…æ³ä¸‹è¦å¯¦ç¾ä¼ºæœçš„é«˜é€ŸéŸ¿æ‡‰ï¼Œå¿…é ˆè¦æé«˜ä¼ºæœå¢žç›Šä»¥ä¿è‰ä¼ºæœçš„æŽ§åˆ¶æ©Ÿèƒ½ï¼Œä½†æ˜¯åœ¨å°‡å¢žç›Šèª¿æ•´åˆ°ä¸€å®šçš„高度以åŽå°±å¿…ç„¶æœƒå‡ºç¾æ©Ÿæ¢°å…±æŒ¯ï¼Œè‡³äºŽé€šéŽFFT軟件抓å–了機械共振點在189 Hz çš„é »çŽ‡é™„è¿‘ï¼Œæ‰€ä»¥ï¼Œè¨å®šäº†é™·æ³¢æ¿¾æ³¢å™¨çš„é »çŽ‡ç‚º189Hz和衰減率為4db以åŽ,å¯ä»¥å°‡ä¼ºæœçš„速度控制增益調高到5000rad/s以上。
但是在這樣的增益下,電機é‹è¡Œç‰¹æ€§ä»ç„¶å¾ˆä¸å¥½ï¼Œé›»æ©Ÿåœ¨å®šä½æ™‚出ç¾å復震蕩,ä¸èƒ½å¿«é€Ÿå®šä½ï¼Œåªèƒ½ç¹¼çºŒæ‹‰é«˜é€Ÿåº¦æŽ§åˆ¶å¢žç›Šï¼Œä½†æ˜¯åœ¨å¢žå¤§é€Ÿåº¦æŽ§åˆ¶å¢žç›Šçš„æ™‚候,由于電æµé£½å’Œè€Œä½¿é›»æ©Ÿåˆå‡ºç¾äº†éœ‡å‹•,在這樣的情æ³ä¸‹åªèƒ½å°‡å…±æŒ¯ä½Žé€šæ¿¾æ³¢å’Œå¤–部干擾抵抗增益é™ä½Žã€‚這樣就把速度控制增益æé«˜åˆ°7000rad/s以上。伺æœå¯ä»¥å¿«é€Ÿè€Œæº–確的定ä½ï¼Œä¸å†å復震蕩。
圖3ã€åœ–4å…©æ¢æ›²ç·šæ˜¯ç”±ASD-A伺æœèª¿è©¦è»Ÿä»¶æŠ“å–得實時曲線,在這樣的é‹è¡Œæƒ…æ³ï¼Œä¼ºæœçš„é‹è¡Œå¹¶ä¸å¹³ç©©ï¼Œä¼ºæœçš„é‹è¡Œæƒ…æ³æ˜¯ï¼Œåœ¨åŠ é€Ÿæ™‚é›»æ©Ÿæœƒå‡ºç¾é«˜é€ŸåŠ é€Ÿï¼Œä¼ºæœä»¥1600rpm速度é‹è¡Œï¼Œåœ¨é‹è¡Œåˆ°ä¸é–“æ™‚ä¼ºæœæœƒå‡ºç¾ä¸€å€‹æ˜Žé¡¯åŠ é€ŸéŽç¨‹ï¼Œä¼ºæœçš„é‹è¡Œé€Ÿåº¦åœ¨1000rpmå·¦å³ï¼Œé€™æ¨£çš„é‹è¡Œæƒ…æ³æ˜¯ç„¡æ³•æ»¿è¶³å®¢æˆ¶çš„è¦æ±‚的。
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圖3 控制器速度命令曲線1

圖4 電機é‹è¡Œé€Ÿåº¦æ›²ç·š1[/align]
通éŽè§€å¯Ÿå…©æ¢æ›²ç·šï¼ˆæŽ§åˆ¶å™¨é€Ÿåº¦å‘½ä»¤æ›²ç·š1和電機é‹è¡Œé€Ÿåº¦æ›²ç·š1)å¯ä»¥ç™¼ç¾ï¼Œä¼ºæœé›»æ©Ÿå¹¾ä¹Žæ˜¯å®Œå…¨æŒ‰ç…§ä¸Šä½æ©Ÿé€Ÿåº¦é‹è¡Œå‘½ä»¤åœ¨é‹å‹•çš„ï¼Œå¯æ˜¯ï¼Œç‚ºä»€ä¹ˆæœƒå‡ºç¾é€™ç¨®åŠ æ¸›é€ŸéŽç¨‹å‘¢ï¼Ÿ
通éŽèˆ‡å…¶ä»–工程師æºé€šå’Œå…±åŒç ”究,發ç¾ç”±äºŽè² 載慣é‡éŽå¤§ï¼Œé€ æˆä¼ºæœé€Ÿåº¦éŸ¿æ‡‰ä¸å¤ 快,使得速度誤差éŽå¤§ï¼Œæ‰€ä»¥ä¼ºæœåœ¨ä¸æ–·çš„é‡å°é€Ÿåº¦èª¤å·®é€²è¡Œç©åˆ†æ•´å®šï¼Œè€Œè©²æ©Ÿæ¢°æ‰‹æŽ§åˆ¶å™¨åœ¨ä½œä½ç½®æŽ§åˆ¶çš„æ™‚候接å—伺æœç·¨ç¢¼å™¨ä¿¡è™Ÿä½œç©åˆ†æ•´å®šçš„ç©åˆ†ç’°ç¯€æ™‚,控制器在采集到伺æœç·¨ç¢¼åž‹è™Ÿä»¥åŽå°ä½ç½®èª¤å·®çš„ç©åˆ†æ•´å®šéžå¸¸ç·©æ…¢å¾žè€Œé€ æˆå‘½ä»¤è™•ç†é€Ÿåº¦éŽæ…¢ï¼Œè€Œä½¿é€Ÿåº¦å‘½ä»¤å‡ºç¾æ³¢å‹•ä¹ŸåŒæ™‚使伺æœé›»æ©Ÿé‹è¡Œä¸å¹³ç©©æ»‘é †ã€‚é‡å°é€™ç¨®ç¾è±¡å°‡ä¼ºæœçš„速度ç©åˆ†è£œå„Ÿèª¿è‡³0,使伺æœé©…動器å°äºŽé€Ÿåº¦èª¤å·®ä¸é€²è¡Œç©åˆ†æ•´å®šï¼Œè€Œä½¿å¾—電機é‹è¡Œå¹³ç©©ï¼ŒåŒæ™‚ç”±äºŽä¸Šä½æ©Ÿä½œä½ç½®æŽ§åˆ¶ï¼Œä½¿å¾—伺æœé›»æ©Ÿå®šä½å¹¶æ²’有明顯的影響。é™ä½Žé€Ÿåº¦ç©åˆ†è£œå„Ÿåƒæ•¸ä»¥åŽç™¼ç¾æ›²ç·šæ˜Žé¡¯è®ŠåŒ–,電機é‹è¡Œä¹Ÿç›¸å°å¹³æ»‘多了,圖5這是用伺æœç¤ºæ³¢å™¨æŠ“å–的波形。é™äºŽç¯‡å¹…略寫伺æœç›¸é—œåƒæ•¸åˆ—表。
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圖5 控制命令與電機速度曲線2[/align]
4 çµæŸèªž
臺é”ASD-A伺æœé‹è¡Œæ•ˆæžœï¼Œåœ¨æ¥µé™æ¸¬è©¦æ™‚å¯ä»¥å®Œå…¨è¶…éŽæ—¥ç³»æŸå牌伺æœç³»çµ±çš„é‹è¡Œæ•ˆæžœï¼Œæœ€é«˜é€Ÿåº¦å¯ä»¥é”到2800rpm,定ä½çš„æ•´å®šæ™‚間在80ms以內。整個1800mmè¡Œç¨‹å…§å¾žå•Ÿå‹•åŠ é€Ÿåˆ°ä¸é–“平穩é‹è¡Œåˆ°å¿«é€Ÿå®šä½ï¼Œæ•´å€‹éŽç¨‹åŠæ©Ÿé ä¿æŒé«˜é€Ÿè€Œåˆé‹å‹•平穩,伺æœé›»æ©Ÿé‹è¡Œç©©å®šæ»‘é †ã€‚