进给伺服系统的系统增益

发布日期:2022-12-26
进给伺服系统的系统增益

电工优优今天要和大家分享的进给伺服系统的系统增益相关信息,接下来我将从数控机床对进给伺服系统的要求,进给伺服系统的控制方式,闭环进给伺服系统这几个方面来介绍。

1.系统增益的概念和意义

系统增益KS又称速度增益、开环增益,它是进给伺服系统的重要性能参数,其定义是单位位置误差△D所能控制的速度F,其量纲是1/sec:

 KS=F/△D (1/sec)  (1)   

 图1 传递函数简化框图

图1中:KN方框是位置控制单元的传递函数,KN是位置环增益(对比例调节而言);KA方框是速度控制单元的传递函数,KA是速度环增益;KM/S方框是伺服电机的传递函数,KM是电机的增益系数;L/2π方框是机械执行单元的传递函数,L是传动丝杆的螺距;KfP方框是位置控制单元的传递函数,KN是位置检测比例系数;则此时进给伺服系统的传递函数为:

 

2. KS对系统动态性能(速度、加速度)的影响

  系统的位置输入与位置输出的关系

在进给过程中位置输入可以看成是系统的斜坡激励:

 

 

  讨论

系统增益KS越大,则时间常数越小,达到指令速度的时间越短,即系统响应快或系统灵敏度高。

系统的加速度与系统增益KS成正比例,即系统增益大,则加速度大。系统在刚启动的一瞬间,即时的加速度为

   

           可见当然启动时,KS越大可使系统的响应加快,但对系统的冲击也大,尤其对惯性较大的系统,将产生很大的冲击力,另外,加速度太大也可能系统超调,引起系统失稳。因此,系统增   益KS不能太大。

3.KS与跟随误差△D 的关系  

 系统的跟随误差为:

 可知速度一定时,系统增益KS越大,则系统的稳态位置误差越小,即系统的随动误差小或者说跟随精度高。

 综上所述,对系统的灵敏度、系统增益KS和系统的加速度这三个因素,在确定它们的数值时要进行折衷考虑。这样才能使系统获得较好的动态性能。

 4.数控系统中KS的选取和设定方法

  KS的初选方法

 在工程调试中,KS可按下列方式初选:

 

 MmML:分别是电机的输出转矩和负载转矩; GDmGDL:分别是电机转子和负载等效飞轮惯量。

  KS的设定方法

 由前面的推导可知: 

   

 其中: KA KML/2π在数控系统、伺服系统和机械系统选定后便确定了,而KN是作为可调参数,允许用户根据具体情况选定,以满足系统的稳定性和快速度性的要求。通常在数控系统或伺服驱动单元中可对KN进行设定。

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