提高伺服電機(jī)動(dòng)態(tài)性能的重要性

　　隨著伺服電動(dòng)機(jī)在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，高動(dòng)態(tài)性能的的伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和研究必將成為國(guó)內(nèi)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，同時(shí)，如何提高伺服電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性，也已經(jīng)成為急待解決的問(wèn)題。

　　伺服系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過(guò)程中的性能指標(biāo)稱(chēng)為動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，如超調(diào)量、跟隨速度、跟隨精度、調(diào)節(jié)時(shí)間、抗干擾能力等。

　　伺服系統(tǒng)最早被應(yīng)用到軍事、航天領(lǐng)域，伴隨工業(yè)化的腳步，逐漸進(jìn)入到工業(yè)領(lǐng)域和民用領(lǐng)域，在生產(chǎn)實(shí)踐中，伺服系統(tǒng)的應(yīng)用早已非常廣泛。

　　1、在數(shù)控機(jī)床中，采用高端永磁交流伺服代替異步變頻驅(qū)動(dòng)似乎已成為標(biāo)準(zhǔn)。90年代以來(lái)，歐美各國(guó)致力開(kāi)發(fā)應(yīng)用高速數(shù)控機(jī)床，在相同分辨率的情況下，工作臺(tái)的進(jìn)給速度獲得到大大提升。當(dāng)今數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床更是突出高速、高精度、高動(dòng)態(tài)、高剛性的特點(diǎn)。我們已經(jīng)看到國(guó)產(chǎn)伺服在經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，但在中高檔機(jī)床上國(guó)產(chǎn)伺服仍達(dá)不到要求，性能是一個(gè)重要方面，穩(wěn)定性和品牌效應(yīng)也是短時(shí)間內(nèi)無(wú)法跨越的障礙。

　　2、機(jī)器人也是伺服系統(tǒng)應(yīng)用較多的領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人擁有多個(gè)自由度，因此每臺(tái)工業(yè)機(jī)器人需要的伺服電機(jī)少則3-4臺(tái)，多則10臺(tái)以上。目前工業(yè)機(jī)器人的擁有量已經(jīng)超過(guò)100萬(wàn)臺(tái)，而且每年的需求量仍在大幅度增加。國(guó)際上工業(yè)機(jī)器人巨頭大多都有自己專(zhuān)屬的伺服配套，近些年也開(kāi)始有國(guó)內(nèi)的伺服廠(chǎng)家開(kāi)始走進(jìn)機(jī)器人行業(yè)，盡管性能上還是有不小差距。

　　3、紡織行業(yè)的伺服應(yīng)用比例很低，為了提高生產(chǎn)效率，部分紡織機(jī)械開(kāi)始采用高檔的伺服技術(shù)，但幾乎用的都是進(jìn)口品牌，價(jià)格因素導(dǎo)致伺服系統(tǒng)在紡織行業(yè)沒(méi)有大面積普及應(yīng)用。若是國(guó)產(chǎn)伺服在保持價(jià)格優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，提高產(chǎn)品性能，將會(huì)大大推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

　　除此之外，印刷機(jī)械、包裝機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備、冶金機(jī)械、自動(dòng)化流水線(xiàn)等都對(duì)伺系統(tǒng)有很大的需求量。從中也可以看到提高伺服系統(tǒng)的性能對(duì)于各行業(yè)發(fā)展的重要性，除了價(jià)格因素之外，買(mǎi)家對(duì)于伺服電機(jī)的關(guān)注點(diǎn)主要有：

　　? 動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)響應(yīng)是伺服系統(tǒng)重要的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，要求系統(tǒng)跟隨給定快、超調(diào)量小、甚至無(wú)超調(diào)

　　? 精度高，伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量跟隨給定值的精確程度，如精密加工的機(jī)床，要求很高的定位精度

　　? 抗擾動(dòng)能力強(qiáng)，在各種擾動(dòng)作用下系統(tǒng)輸出動(dòng)態(tài)變化小，恢復(fù)時(shí)間快

　　? 與行業(yè)相關(guān)的解決方案，如電子凸輪、追剪、飛剪等控制技術(shù)的應(yīng)用

　　伺服系統(tǒng)主要由伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器兩部分組成。驅(qū)動(dòng)器在控制系統(tǒng)中作為命令元件，伺服電機(jī)在控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件，兩者是控制系統(tǒng)的重要組成部分。伺服系統(tǒng)的的動(dòng)態(tài)性能很多程度上取決于這兩個(gè)部分。其中，響應(yīng)帶寬是衡量動(dòng)態(tài)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，帶寬越高，伺服系統(tǒng)的輸出跟隨輸入指令的能力就越強(qiáng)，動(dòng)態(tài)性能就越好。

　　《交流伺服驅(qū)動(dòng)器通用技術(shù)條件》(JB T 10184-2000)中規(guī)定了伺服驅(qū)動(dòng)器速度環(huán)帶寬的測(cè)試方法：驅(qū)動(dòng)器輸入正弦波轉(zhuǎn)速指令，其幅值為額定轉(zhuǎn)速指令值的0.01倍，頻率由1Hz逐漸升高，記錄電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)，隨著指令正弦頻率的提高，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的波形曲線(xiàn)對(duì)指令正弦波曲線(xiàn)的相位滯后逐漸增大，而幅值逐漸減小。相位滯后增大至90度時(shí)的頻率作為伺服系統(tǒng)90度相移的頻帶寬度;幅值減小至低頻時(shí)0.707倍的頻率作為伺服系統(tǒng)-3dB頻帶寬度。

　　圖 頻帶寬度掃描波形

　　致遠(yuǎn)電子MPT電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，不僅能對(duì)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)做常規(guī)電壓電流、T-N曲線(xiàn)等測(cè)試，更有獨(dú)創(chuàng)的“自由加載引擎”技術(shù)，對(duì)伺服系統(tǒng)的響應(yīng)、頻帶寬度等測(cè)試提供解決方案。MotorTest軟件人性化的用戶(hù)界面，強(qiáng)大且可提供定制化服務(wù)。MPT測(cè)試系統(tǒng)同時(shí)滿(mǎn)足行業(yè)對(duì)電機(jī)控制穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)測(cè)量需求，引領(lǐng)電機(jī)試驗(yàn)進(jìn)入伺服時(shí)代。