
Отношение нагрузки к инерции двигателя является критическим параметром при выборе размера и производительности серводвигателя. Как мы обсуждали в предыдущая статья Одним из наиболее существенных эффектов использования коробки передач в сервосистеме является ее способность оптимизировать коэффициент инерции.
Если инерция двигателя слишком мала по отношению к инерции нагрузки, нагрузка, по существу, попытается “управлять” двигателем, вызывая превышение скорости и резонанс. Чтобы эффективно управлять нагрузкой, двигателю потребуется потреблять больший ток, чем это необходимо, что снижает КПД и увеличивает эксплуатационные расходы.
С другой стороны, если инерция двигателя слишком велика по отношению к инерции нагрузки, двигатель имеет большие размеры, а это означает, что он был более дорогостоящим, чем необходимо, и потребляет больше энергии, чем необходимо для применения.
Идеальное соотношение инерции 1:1 часто непрактично и во многих случаях недостижимо. И большинство приложений хорошо работают с коэффициентом инерции 5:1, 10:1 или даже 100:1 или выше в некоторых случаях. “Наилучший” коэффициент инерции зависит от множества факторов, специфичных для конкретного применения, включая динамику системы (ускорение и замедление), требуемую точность позиционирования, а также допустимую величину превышения и время установления.
Эмпирическое правило соответствия инерции, рекомендуемое большинством руководств по калибровке сервоприводов, составляет 10: 1 или меньше. Но на самом деле “наилучшее” соотношение инерции специфично для каждого приложения и может быть ниже 10:1 для приложений с высокой динамикой и требованиями к высокой точности или намного выше 10:1 для приложений с высоким разрешением обратной связи и быстрым временем отклика, что позволяет быстро исправлять ошибки и избегать нестабильности.
Коэффициент инерции — это просто инерция нагрузки, деленная на инерцию двигателя.
JL = инерция нагрузки, передаваемой на двигатель
JM = инерция двигателя
Инерция двигателя определяется производителем двигателя, а инерция нагрузки включает в себя все компоненты, которые двигатель должен перемещать: систему привода ремня и шкива или винта, присоединенный груз и муфту.
JD = инерция привода (винта, ремня и шкива или исполнительного механизма)
JE = инерция внешней (перемещаемой) массы
JC = инерция сцепления
При добавлении коробки передач инерция груза уменьшается на квадрат передаточного числа:
i = передаточное число
Обратите внимание, что инерция коробки передач добавляется к инерции нагрузки, так какпоказано справа.
Однако инерция коробки передач обычно вносит лишь небольшой вклад в общую инерцию нагрузки. И мы еще не выбрали коробку передач, поэтому в этом упражнении мы не учитываем инерцию коробки передач.
Если желаемое передаточное число инерции известно, необходимое передаточное число можно найти, изменив уравнение передаточного числа инерции, используя уменьшенную инерцию нагрузки (JL/я2), чтобы получить:
Например, если задан желаемый коэффициент инерции, Jсоотношение, равно 5:1, при инерции двигателя, ДжM, массой 0,1 кгсм2, и инерция груза, ДжL, весом 20 кгсм2, требуемое передаточное отношение равно:
Таким образом, мы должны выбрать коробку передач с понижением 6:1 или аналогичную, чтобы достичь соотношения инерции 5:1 между нагрузкой и двигателем.
Ключом к оптимизации производительности сервосистемы является подбор правильной комбинации компонентов (двигатель, сервоусилитель, механический приводной механизм, обратная связь) и рабочих параметров (коэффициент инерции, значения усиления и настройки, профиль перемещения), которая обеспечивает желаемую производительность с максимально возможной эффективностью. И самый эффективный комбинация включает в себя двигатель с наименьшей инерцией, который может обеспечить максимальное ускорение, не вызывая нестабильности системы, слишком большого превышения скорости или несоответствия требованиям к точности.
Свежие комментарии