Колебание — это один из нескольких терминов, используемых для описания небольших, быстрых движений объекта взад-вперед. В зависимости от контекста, когда термин “колебание” используется в системах управления движением, он может относиться к целенаправленным, управляемым движениям или к непреднамеренным, нежелательным движениям.

В некоторых системах движения колебания намеренно вызываются для уменьшения эффекта трения, или, более конкретно,прилипание-скольжение Когда два объекта начинают двигаться относительно друг друга, статическое трение, возникающее во время начала движения, выше — часто значительно выше — чем динамическое трение, возникающее после начала движения. Это приводит к явлению, известному как прилипание, которое вызывает резкие, неравномерные движения.

Принуждение объекта к колебаниям, то есть к совершению очень малых колебательных движений, удерживает объект в области динамического трения, избегая перехода между статическим и динамическим трением и уменьшая или устраняя прилипание. Колебание часто используется для управления клапанами, а в системах движения с сервоуправлением к управляющей команде может быть добавлен сигнал колебания для обеспечения очень плавного движения, особенно на низких скоростях.

Аналогичным образом, некоторые шаговые пьезодвигатели (также называемые “шагающими” пьезодвигателями) имеют режим работы, известный как сглаживание. В этом режиме они могут обеспечивать очень малые перемещения — в некоторых случаях в нанометровом или пикометровом диапазоне — на высокой частоте.

Однако колебание может также относиться к нежелательным перемещениям линейной или поворотной системы, поскольку она колеблется между двумя отсчетами энкодера. Это может произойти в сервосистемах, когда система управления отдает команду системе переместиться в положение, расположенное на нецелочисленном отсчете энкодера, или импульсе. Другими словами, если контроллер приказывает системе переместиться в положение, соответствующее показаниям датчика, равным 9,88, система будет колебаться между показаниями 9 и 10. Чтобы избежать путаницы в этом сценарии, кодер должен иметь более высокое разрешение, чем требуемая точность позиционирования системы перемещения.

Важно отметить, что термины “охота” и “колебание” иногда используются взаимозаменяемо. Однако, охота является нежелательным результатом попытки сервосистемы исправить ошибку между заданным положением и фактическим положением.

Охота может быть усилена настройками усиления контроллера — особенно интегральный коэффициент усиления, которая увеличивается с течением времени, чтобы заставить систему обнулить ошибку позиционирования в конце перемещения. Однако ошибка постоянно меняется, поэтому система должна быстро реагировать, чтобы выполнить корректирующие действия, прежде чем положение снова изменится. Но любая задержка между обнаружением ошибки определения местоположения и корректирующим перемещением может привести к тому, что система превысит целевое положение, вызывая ошибку в противоположном направлении. Теперь система должна инициировать корректирующее движение в обратном направлении, но снова совершает промах из-за интегрального усиления. Этот цикл колебаний вокруг желаемого положения называется охотой.