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【谐振抑制1】浅谈如何处理运动控制系统中的谐振问题——成因

已有 1547 次阅读 2022-3-19 11:03 |个人分类:Vibration Suppression|系统分类:科研笔记

       从包装食品或者组装电子器件的灵巧型设备到涂膜的大型生产线,再到高精度金属切削机床,机械谐振对于这样的运动控制系统来说一直是个问题。一般来说,在安装中调整伺服回路增益以满足设备的性能要求时,谐振问题可能会出现。

        提升回路增益确实能够使系统获得更快的响应,在移动之间更快地稳定,并更好地抑制外部干扰,从而系统性能得到相应的提升。但是,当回路增益变得过高时,机械谐振会使得系统不稳定。谐振的第一个特点可能是微弱且纯粹的振铃现象(听起来像一个音叉)。然而,更多情况下,它表现为不规则且粗糙的噪声(听起来有些尖锐刺耳)。有时候,这种振荡是逐渐出现的,但有时候也会使突然出现,以至于令工程师们赶快断掉电源。

  • 谐振成因

        一般谐振的出现是由于机械部件之间弹性(springiness/compliance)连接元件的影响。典型的例子就是电机通过弹性传动装置对负载进行驱动。此外,谐振也会源于电机和反馈元件间存在的弹性或者是电机本身的弹性部件。

在现实情况下,电机和负载是两个独立的部分,有各自的速度和位置。通常情况下,多数研究将其简化为双惯量系统来描述。是所有弹性传动组合的弹性系数,如传动轴,齿轮,丝杠以及传动带等。这一系数反映了电机和负载之间偏转发生的难易程度。其带来的弹性力与电机和负载侧的位置偏差成比例。此外,弹性部件也提供了一定的粘滞阻尼力。这一阻尼力是与电机和负载的速度差成比例的。一般来说,粘滞阻尼力是用于连接的材料的内在特性所决定的。尽管在极少数情况下,会单独添加阻尼装置以更好地镇定系统。然而,通常用于传动部件的材料所能提供的阻尼非常小,例如钢铁。

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