改善自动化设备运动机构的特性

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今天就由智能制造展小编给大家详细介绍:改善自动化设备运动机构的特性

自动化设备性能的优劣主要取决于其运动机构的性能。不少工程师在调试运动机构时,遇到过一些“怪现象”,因不知道这些现象产生的原因,往往把问题归罪于运动控制器或电机及驱动器。如果用机械系统动力学原理来分析这些自动化设备的动态特性,这些“怪现象”就很容易解释,并能找到解决问题的方法。

为什么机器高速运行时动作不到位?

一工程师对电机线圈自动绑线机进行改造,用伺服电机及运动控制器替换复杂的凸轮机构。交流伺服电机转1周,勾线机构来回摆动90度1次。在调试中遇到了这样的问题:该机构在电机转速小于1800rpm时,勾线动作十分正常。可速度高于1800rpm时,勾针就不能把线勾住。然而,原设备用普通电机驱动凸轮机构,速度高达2500rpm;为什么换了额定转速为3000rpm的伺服电机后,速度反而只能达到1800rpm?

显然,机构设计没有问题,只能怀疑运动控制器和伺服电机有问题。仪器检查表明,控制器指令脉冲正常;把问题定位在伺服电机上。通过调整伺服电机的参数,主要是加大电机增益,问题得到解决,设备速度高达2600rpm。

其实用动力学频域分析方法很容易解释这个问题。当阻尼比小于0.7的2阶系统,当工作频率接近系统的固有频率时,系统响应的幅值减小、相位滞后。

设系统的固有频率=75 Hz,阻尼比z=1。当系统的工作频率达到30Hz,即电机转速为1800rpm时,/ = 0.4,系统输入输出的幅值比为-2dB。即输出信号的幅值只有输入信号的0.8倍;此时输出信号滞后输入信号45度。

系统响应30Hz正弦信号的时域曲线,它更能清楚地反映出输入输出信号的关系。也就是说:在调整伺服电机的参数前,因为电机的固有频率较低,当电机转速为1800rpm时,系统的工作频率已经比较接近系统的固有频率,勾线机构的大摆动角只有72度(90度的0.8倍),更糟糕的是它严重滞后控制信号,造成和其它机构配和失调,从而无法正常完成勾线动作;调整伺服电机参数后,系统的固有频率显著提高,所以勾线机构在幅值和相位两方面都能很好的跟随控制信号,使勾线动作正常完成。

为什么垂直摆动轴在运动过程中会振动?

在调试一台自动化设备时,遇到这样一个“怪现象”。该设备有2个一样的摆动机构,不同的是一个机构水平放置,一个机构垂直放置。水平放置的机构调试十分顺利;可垂直放置的机构,在运动过程中抖动严重,运动速度不稳定。而且,不管是开环控制还是闭环控制,该现象都存在。

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文章来源:雷赛控制技术