數(shù)控傳動(dòng)伺服系統(tǒng)是由電氣、機(jī)械環(huán)節(jié)組成的一個(gè)整體。對(duì)其組成環(huán)節(jié)與整體系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了不少的研究,擬定了它的數(shù)學(xué)模型。因此,從理論上說,可以根據(jù)系統(tǒng)的要求與系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,來確定系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)。但是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和工作條件復(fù)雜多變,尤其是機(jī)械系統(tǒng)的阻尼、剛度、慣量等參數(shù),尚無完善的公式與可靠的數(shù)據(jù)可依。因此在設(shè)計(jì)傳動(dòng)伺服系統(tǒng)時(shí),除了必要的理論計(jì)算外,還必須輔以實(shí)驗(yàn)分析。尤其是在初步設(shè)計(jì)一個(gè)傳動(dòng)伺服系統(tǒng)時(shí),現(xiàn)有傳動(dòng)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),還是有它的實(shí)用價(jià)值的。
(1)阻尼
數(shù)控傳動(dòng)系統(tǒng)的阻尼,主要有伺服驅(qū)動(dòng)裝置的電感、電阻,電動(dòng)機(jī)械部件以及機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦阻尼和粘性阻尼。阻尼在系統(tǒng)中的作用有:阻尼大,則定位精度低,定位離散程度大;阻尼大則系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)柔度小,伺服剛度高,抗擾動(dòng)能力強(qiáng)。但是這兩方面的作用是矛盾的。例如,采用摩擦阻尼很小的滾動(dòng)導(dǎo)軌與靜壓導(dǎo)軌,是提高定位精度的有效措施。阻尼過小則有使系統(tǒng)穩(wěn)定裕量減小,動(dòng)態(tài)剛度減小之弊。因此,近來在某些進(jìn)給系統(tǒng)中設(shè)置了可調(diào)阻尼的阻尼器,以控制阻尼的大小,以便折衷考慮精度與剛度之間的要求。
(2)慣量
數(shù)控傳動(dòng)系統(tǒng)中,由于啟動(dòng)、制動(dòng)與變速頻繁,執(zhí)行部件的慣量加大,則時(shí)間常數(shù)增大,使系統(tǒng)靈敏度變差。此外增大慣量,有關(guān)部件的固有頻率降低,容易發(fā)生共振。
(3)剛度與固有頻率
剛度對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響,但是因剛度不足而引起的彈性變形,將抵消一部分位置指令而造成定位誤差,即所謂的失動(dòng)。系統(tǒng)的剛度低,會(huì)使它的固有頻率低。對(duì)于開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng),此外,傳動(dòng)剛度k不足,還會(huì)因執(zhí)行部件所受到摩擦力F,而造成一定的死區(qū)e=F/k。這樣,表現(xiàn)在輸出上為失動(dòng)量2e。所以,在設(shè)計(jì)進(jìn)給系統(tǒng)時(shí),總是要求進(jìn)給系統(tǒng)各環(huán)節(jié)有足夠的剛度。剛度與慣量是決定系統(tǒng)或各環(huán)節(jié)固有頻率的兩個(gè)主要參數(shù)。在設(shè)計(jì)進(jìn)給系統(tǒng)時(shí),為了綜合考慮慣量與剛度,對(duì)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的固有頻率提出了--定的要求。當(dāng)采用伺服電機(jī)時(shí),其固有頻率一般低于機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的固有頻率;采用電液伺服閥一液壓馬達(dá)時(shí),其固有頻率可能高于某些機(jī)械元件的固有頻率。一般要求,機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的固有頻率高于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率2~3倍;在系統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi),不應(yīng)包含各環(huán)節(jié)的固有頻率,以免在擾動(dòng)下發(fā)生共振;各環(huán)節(jié)的固有頻率還應(yīng)相互錯(cuò)開,以免發(fā)生振動(dòng)耦合現(xiàn)象。