干摩擦對(duì)系統(tǒng)的影響

干摩擦對(duì)系統(tǒng)的影響被控對(duì)象的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)必然會(huì)引起摩擦，反映到電機(jī)軸上，即為摩擦力矩，可分為干摩擦力矩和阻尼摩擦力矩。在工程設(shè)計(jì)上，阻尼摩擦力矩一般可以認(rèn)為與相對(duì)速度成比例關(guān)系，干摩擦力矩雖然常簡化為定值，但其實(shí)際上比較復(fù)雜。干摩擦力矩特性的近似表示其可用下式表示：實(shí)際上，比較接近實(shí)際摩擦力矩特性的為圖a。其呈現(xiàn)一種非線性特性，這給系統(tǒng)的工作品質(zhì)帶來不可忽視的影響。

當(dāng)系統(tǒng)在平衡位置附近，其誤差信號(hào)小，執(zhí)行電機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩小于摩擦力矩時(shí)，則系統(tǒng)就帶不動(dòng)負(fù)載，而保持靜誤差。顯然，摩擦力矩越大，系統(tǒng)靜差越大。1.系統(tǒng)低速不平滑伺服系統(tǒng)受到的主要負(fù)載為慣性力矩和摩擦力矩。其可用如下方程組描述：取，則有參照?qǐng)Da，如果滿足則電機(jī)不穩(wěn)定(出現(xiàn)在低速情況)，即低速不平滑步進(jìn)現(xiàn)象。從伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析，無論將伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)為I型系統(tǒng)還是II型系統(tǒng)，在一般增益條件下，均會(huì)產(chǎn)生振蕩。若調(diào)速系統(tǒng)要求的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速低于振蕩幅度，則會(huì)出現(xiàn)跳動(dòng)不平滑現(xiàn)象。2.減小低速“跳動(dòng)”措施引起低速跳動(dòng)原因多方面，但主要因素是摩擦問題。技術(shù)上可以采取下列措施來減小這種低速跳動(dòng)。1.設(shè)計(jì)時(shí)，盡量從傳動(dòng)方式、潤滑條件、表面光潔度等方面考慮，盡量減小摩擦負(fù)載；2.電機(jī)機(jī)械特性盡量硬，即盡量大，避免電機(jī)低速出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，常采用速度負(fù)反饋來增加電機(jī)的機(jī)械特性硬度。3.相同速度條件下，增大系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可改善系統(tǒng)的平滑性。不過這會(huì)影響到系統(tǒng)的快速性。系統(tǒng)作大失調(diào)角調(diào)轉(zhuǎn)時(shí)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，會(huì)出現(xiàn)過大的超調(diào)和振蕩。也可通過加速度負(fù)反饋來實(shí)現(xiàn)，也可改善系統(tǒng)低速平滑性，且不會(huì)在進(jìn)行大失調(diào)角調(diào)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)超調(diào)和振蕩，但仍會(huì)對(duì)系統(tǒng)快速響應(yīng)有影響。4.盡量增加系統(tǒng)開環(huán)中頻段長度，降低系統(tǒng)零輸入相應(yīng)的振蕩性，增加低速平滑跟蹤范圍。5.采用力矩電機(jī)，減少整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)干摩擦。6.采用PWM控制方式，通過電機(jī)軸的微顫，克服靜摩擦，變?yōu)閯?dòng)摩擦。機(jī)械諧振對(duì)系統(tǒng)的影響及其補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)過程中，機(jī)械傳動(dòng)軸會(huì)有不同程度的彈性扭轉(zhuǎn)變形，且這種變形造成的機(jī)械諧振隨系統(tǒng)頻帶的拓寬對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響越明顯。自系統(tǒng)開環(huán)頻率特性中，當(dāng)機(jī)械諧振頻率點(diǎn)出現(xiàn)在系統(tǒng)通頻帶之外，則只影響系統(tǒng)特性的高頻段，對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性影響很?。划?dāng)機(jī)械振頻率在系統(tǒng)中頻段，則對(duì)系統(tǒng)影響很大，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。(詳細(xì)分析，可簡單說明)消除或補(bǔ)償措施當(dāng)系統(tǒng)要求的動(dòng)態(tài)相應(yīng)較高，系統(tǒng)頻帶較寬，且被控對(duì)象轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，則機(jī)械諧振就不能忽略。補(bǔ)救措施：1.盡可能提高機(jī)械傳動(dòng)裝置的剛度，增加彈性模量。2.增加機(jī)械阻尼。使阻尼系數(shù)超過0.5。3.采用串聯(lián)補(bǔ)償。串聯(lián)二階微分環(huán)節(jié)構(gòu)成的陷波濾波器，使濾波器諧波頻率與系統(tǒng)諧振頻率一致。由于環(huán)境變化，參數(shù)很難保持不變，該方法僅是能近似消除機(jī)械諧振影響。4.采用狀態(tài)反饋重新配置極點(diǎn)，消除機(jī)械諧振。5.采用兩套機(jī)械傳動(dòng)裝置。一套用于連接負(fù)載；一套用于連接測(cè)角反饋元件。從而消除機(jī)械諧振對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。傳動(dòng)間隙對(duì)系統(tǒng)的影響及其補(bǔ)償影響：

1.對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能均有影響；2.由于傳動(dòng)間隙的存在，會(huì)限制系統(tǒng)精度的提高；3.由于傳動(dòng)間隙的存在，對(duì)II型系統(tǒng)必然會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生穩(wěn)定的自振蕩。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，閉環(huán)只設(shè)計(jì)成I型系統(tǒng)，并保留有較大的穩(wěn)定裕量。消除方法1.傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)時(shí)，盡量減少間隙，特別是最后一級(jí)的間隙要消除。(對(duì)于小功率系統(tǒng)，最后一級(jí)齒輪可采用雙層齒輪，采用彈性嚙合方式)2.采用兩套傳動(dòng)鏈，一套用于動(dòng)力傳動(dòng)鏈，連接負(fù)載；一套采用精密傳動(dòng)方式用于數(shù)據(jù)鏈，將動(dòng)力傳動(dòng)鏈的間隙置于系統(tǒng)閉環(huán)之外，避免系統(tǒng)的自振蕩。3.采用雙電機(jī)(或多電機(jī))傳動(dòng)；即采用兩齒輪帶動(dòng)同一齒輪方式進(jìn)行。在零輸入時(shí)，兩電機(jī)產(chǎn)生相反的控制力矩達(dá)到消除齒輪間隙的目的。當(dāng)有控制信號(hào)后，則兩電機(jī)輸出力矩進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整(具體介紹