如何快速搞定伺服振動？我們教你！

發(fā)布時間：

2023-04-17 16:24

來源：

本篇干貨滿滿 · 適宜收藏閱讀

1：作業(yè)中，為什么會發(fā)生殘余振動？

答：原因有很多。比較常見的是伺服系統(tǒng)中伺服電機與負載之間的連接裝置不是理想剛性，會產(chǎn)生彈性形變，導致定位結(jié)束時產(chǎn)生振動。殘余振動不僅會加劇連接裝置的磨損，影響設備使用壽命，而且會延長系統(tǒng)的響應時間，尤其在頻繁啟停、大加速度及定位精度要求高的工況下。因此，抑制伺服系統(tǒng)的殘余振動具有重要的工程意義。

另外，負載慣量的大小以及控制器寬帶的設定等，都會對伺服系統(tǒng)的振動產(chǎn)生一定的影響。

2：振動抑制，能帶來哪些效果？

答：振動是影響伺服系統(tǒng)定位精度的重要因素之一。所以，振動抑制對于生產(chǎn)來說，可以達到精確點位、提高生產(chǎn)效率、降低成本等效果。比如：

當有水平搬運時，通過振動抑制，減少等待振動消除的時間，提高生產(chǎn)效率。

填充包裝機時，可抑制液體晃動，保證封口質(zhì)量。

芯片托盤移動可防止工件運輸過程中因振動而損壞。

吊車時，抑制運輸中的晃動。

3：振動抑制方法，囊括為哪三大招？

答：生產(chǎn)實踐中，振動抑制一般通過彈性連接裝置優(yōu)化（優(yōu)化傳動裝置）、主動抑制和被動抑制的三大招數(shù)得以快速實現(xiàn)。其中，

彈性連接裝置優(yōu)化通過增加或改變機械結(jié)構(gòu)的方式來達到抑振的目的；
主動抑制通常通過改變控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)來實現(xiàn)；
被動抑制則不改變控制結(jié)構(gòu)，使用補償或校正措施直接對諧振頻率進行抑制。

改變機械結(jié)構(gòu)的方式包括：改變剛性、增加或減掉質(zhì)量、增加隔振的機理、加阻尼材料、安裝調(diào)諧阻尼器（減震器）、精確的動平衡，這些方式都需要對設備或其部件進行“外科手術(shù)”，存在控制效能低、控制靈活性差和增加結(jié)構(gòu)的重量等缺點。

對于生產(chǎn)成型的設備，對于伺服控制的執(zhí)行機構(gòu)，進行被動振動抑制的需求就格外凸顯。

4：在技術(shù)上，:都進行了哪些振動抑制研究？

答：伺服驅(qū)動系統(tǒng)的振動主要表現(xiàn)在：機械振動和電磁振動。所以，關(guān)于振動抑制，研究者一般是在這兩種表現(xiàn)上加以研究。

● 機械振動的主要控制方法

基于陷波濾波器的控制方法

如：一種通過增加陷波濾波器，用陷波濾波器對系統(tǒng)振動頻率進行補償?shù)恼駝右种品椒ā?mdash;—楊明、徐殿國等
基于觀測器的控制方法

如：一種通過調(diào)節(jié)合理的系統(tǒng)慣量比，使得諧振頻率與反諧振頻率相互抵消，從而達到振動抑制。——Liangsong Huang等
基于H∞控制理論的控制方法

如：一種將積分引入被控對象的模型中，把伺服驅(qū)動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動抑制問題轉(zhuǎn)化為H∞控制問題。——張瑞成等人

● 電磁振動的主要控制方法

諧波消除法

如：一種在三相調(diào)制電壓波形中加入相應諧波分量的諧波注入法來抵消控制電流中的諧波成分達到振動抑制的方法。——廖勇等人
直接轉(zhuǎn)矩控制

如：一種使用轉(zhuǎn)矩和磁鏈滑控制器取代傳統(tǒng)滯環(huán)控制器的控制方法。——楊俊華
智能控制

如：采用模糊控制算法，不需要預先知道被控系統(tǒng)的模型及參數(shù)，抗干擾性好。

5：近來很火的參數(shù)自整定，可以適用于各種振動抑制嗎？

答：目前，為了應對機械振動，國內(nèi)外的伺服控制器基本都具備參數(shù)自整定功能。這也導致不少廠商認為具備這個功能就可以一勞永逸。其實，參數(shù)自整定也具有其特定性。也就是參數(shù)自整定一般用于抑制在剛性機械負載下的參數(shù)設置不恰當造成的振動。該方法對負載的準確性和一致性要求極高，整定結(jié)果不能完全適應負載變化或者機械位置的變化導致機械參數(shù)改變的情況。對于非剛性負載，使用參數(shù)自整定的方法難以達到理想的抑振目標。

6：生產(chǎn)實踐中，機械結(jié)構(gòu):引起的振動/抖動如何排查？

答：根據(jù)行內(nèi)經(jīng)驗豐富的工程師，總結(jié)的伺服系統(tǒng)導致的振動，排查方法如下：

● 伺服配線

使用標準動力電纜，編碼器電纜，控制電纜，電纜有無破損；
檢查控制線附近是否存在干擾源，是否與附近的大電流動力電纜互相平行或相隔太近；
檢查接地端子電位是否有發(fā)生變動，切實保證接地良好；
是否為模擬量輸入口干擾引起抖動，加磁環(huán)在電機輸入線和伺服驅(qū)動器電源輸入線，讓信號線遠離動力線。

● 伺服參數(shù)

速度環(huán)積分增益、速度環(huán)比例增益、加速度反饋增益等參數(shù)不當。一般是伺服增益設置太大，建議用手動或自動方式重新調(diào)整伺服參數(shù)；
確認速度反饋濾波器時間常數(shù)的設置，初始值為0，可嘗試增大設置值；
電子齒輪比設置太大，建議恢復到出廠設置；
伺服系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的共振，嘗試調(diào)整陷波濾波器頻率以及幅值。