Трение, которое представляет собой сопротивление относительному движению между двумя телами, возникает при всех движениях скольжения и качения. В компонентах, которые используют смазка для разделения поверхностей качения или скольжения — например, подшипники и шестерни — обычно существует два типа трения: статическое трение и динамическое трение.
Статическое трение — также называемый “прилипанием” — это трение, возникающее в начале движения, когда связи между двумя поверхностями разрушаются и начинает образовываться смазочный слой. Динамическое трение возникает после начала относительного движения и образования смазочного слоя. Статическое и динамическое трение вместе иногда называют “кулоновским трением” (в честь французского инженера и физика, Шарль-Огюстен де Кулон). Как только смазочный слой достаточно развит, трение становится пропорциональным относительной скорости поверхностей и называется вязким, или текучим, трением.
Понимание типов трения, присутствующих в компонентах управления движением, важно, поскольку трение представляет особую проблему для настройки сервосистем. Статическое трение, которое возникает, когда система пересекает нулевую скорость (когда система начинает выходить из состояния покоя или когда происходит изменение направления), особенно проблематично, поскольку оно может привести к превышению системой заданного положения, скорости или крутящего момента, а затем к колебаниям по мере снижения силы трения и изменения направления вращения. система ищет заданное значение. А в худшем случае статическое трение может вообще помешать движению.
Теоретически статическое трение может быть компенсировано за счет увеличения усиления в контуре сервоуправления — особенно пропорциональное и/или интегральное усиление. Однако это потребовало бы чрезмерно высоких коэффициентов усиления и вызвало бы нестабильность после начала движения и перехода трения из статического в динамическое.
Для решения проблем, вызванных трением, сервоконтроллеры часто включают функции компенсации трения, которые создают крутящий момент (или усилие) в нужном количестве и в течение нужного периода времени, чтобы преодолеть силы трения, не вызывая нестабильности.
Одним из методов компенсации трения является разновидность управление прямой передачей. Наиболее распространенным выполнением обратной связи для компенсации трения — в частности, статического трения — является добавление к текущей команде зависящего от скорости управления прямой связью. Это увеличивает величину тока, подаваемого на двигатель, поэтому двигатель развивает крутящий момент, достаточный для преодоления высокого трения при запуске (статического).
Усиление с обратной связью — это управляющее действие, которое оценивает идеальный результат работы алгоритма управления, прогнозирует команды, необходимые для достижения нулевой ошибки, и вводит эти команды в качестве вспомогательных сигналов в контур управления.
Однако, поскольку силы трения снижаются — во многих случаях значительно — как только начинается движение, “окно компенсации трения” (термин, используемый Rockwell Automation) также может быть определен. Этот параметр определяет, когда и в какой степени применяется компенсация трения, в зависимости либо от величины ошибки позиционирования, либо от скорости вращения оси. Другими словами, окно компенсации трения гарантирует, что добавленный крутящий момент достаточен для того типа трения (статического или динамического), с которым сталкивается система в любой данный момент времени.
Компенсация трения доступна в большинстве сервоконтроллеров и часто реализуется в алгоритмах автоматической настройки. Хотя это полезно практически для любой системы, которая демонстрирует высокое статическое трение, компенсация трения чаще всего используется в приложениях, требующих очень точного следования траектории, таких как скоординированное движение и контурные профили.
Вам также может понравиться:
Свежие комментарии