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如何理解伺服驅(qū)動(dòng)的智能化

時(shí)間:2018-10-19 14:32:22來(lái)源:清能德創(chuàng)電氣技術(shù)(北京)有限公司

導(dǎo)語(yǔ):?隨著產(chǎn)線設(shè)備總體自動(dòng)化水品的不斷提升,我們很自然的會(huì)對(duì)運(yùn)控技術(shù)提出“智能化”的需求。那么對(duì)于伺服驅(qū)動(dòng)這類產(chǎn)品來(lái)說(shuō),怎樣才算得上是智能的呢?

隨著產(chǎn)線設(shè)備總體自動(dòng)化水品的不斷提升,我們很自然的會(huì)對(duì)運(yùn)控技術(shù)提出“智能化”的需求。那么對(duì)于伺服驅(qū)動(dòng)這類產(chǎn)品來(lái)說(shuō),怎樣才算得上是智能的呢?

關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,個(gè)人覺(jué)得基本上需要從以下三個(gè)方面去看。

1.基礎(chǔ)性能

前文書(shū)我們說(shuō)過(guò),伺服是通過(guò)使用反饋來(lái)為所需的運(yùn)行操作提供控制的動(dòng)力傳動(dòng)裝置。

從目前運(yùn)控行業(yè)的市場(chǎng)分布看,80%以上的伺服應(yīng)用對(duì)驅(qū)動(dòng)功率的需求都處在50w~5kW的范圍內(nèi),因此,能夠覆蓋這樣一個(gè)輸出功率段,在一定程度上也就成了一款伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品在大部分通用行業(yè)立足的一個(gè)基本條件了。

但作為伺服運(yùn)控產(chǎn)品,光有一定功率的驅(qū)動(dòng)輸出能力顯然是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,它必須能夠幫助自動(dòng)化設(shè)備完成高精度、高動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)控制功能,以滿足用戶對(duì)產(chǎn)品加工速度與工藝品質(zhì)越來(lái)越高的要求。而這一點(diǎn),體現(xiàn)在具體的技術(shù)指標(biāo)上,就是伺服驅(qū)動(dòng)器的頻率響應(yīng)特性和速度環(huán)、位置環(huán)控制周期...等方面的數(shù)據(jù)。

同時(shí)我們需要看到,伺服驅(qū)動(dòng)的輸出必須通過(guò)伺服電機(jī)等動(dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)才能傳遞到設(shè)備負(fù)載,從而實(shí)現(xiàn)所需的運(yùn)動(dòng)控制功能。但考慮到不同類型的運(yùn)控應(yīng)用在機(jī)械傳動(dòng)形式上表現(xiàn)出來(lái)的各種差異,用戶對(duì)于伺服驅(qū)動(dòng)與電機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)-這兩種不同學(xué)科領(lǐng)域產(chǎn)品的兼容性,也已經(jīng)開(kāi)始提出了越來(lái)越高的要求。因此,對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域的伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō),在接入電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí),除了要具備高分辨率的反饋端口以外,能夠靈活適配不同類型的反饋協(xié)議,有一套健全、開(kāi)放的電機(jī)參數(shù)適配和整定機(jī)制(用于連接第三方電機(jī)或特殊執(zhí)行機(jī)構(gòu)),也正在變得越來(lái)越重要。

另外,早前我們?cè)谡務(wù)摗腹I(yè)運(yùn)控產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)」時(shí)曾經(jīng)提到,伺服產(chǎn)品應(yīng)具備更小的體積和安裝尺寸,幫助用戶在有限的時(shí)間和空間范圍內(nèi)進(jìn)一步提升其系統(tǒng)的運(yùn)控自動(dòng)化水平,并降低產(chǎn)線設(shè)備的總體應(yīng)用成本。

而這一點(diǎn)體現(xiàn)在產(chǎn)品的技術(shù)實(shí)現(xiàn)上,一方面是單臺(tái)驅(qū)動(dòng)器輕薄的尺寸和多臺(tái)驅(qū)動(dòng)器可并排、等高、無(wú)縫安裝的外形設(shè)計(jì),讓伺服驅(qū)動(dòng)組件在電氣柜內(nèi)的布局更加整齊、緊湊;另一方面,則是使用更加簡(jiǎn)化的線路連接,如:減少端口類型和數(shù)量、使用運(yùn)控總線技術(shù)、采用共直流母線的電源連接方式...等,幫助系統(tǒng)節(jié)省電氣柜內(nèi)接線和配電元件(如接觸器、斷路器...等)的總體數(shù)量。

2.運(yùn)控特性

在將伺服技術(shù)應(yīng)用到設(shè)備機(jī)電系統(tǒng)的過(guò)程中,我們經(jīng)常需要通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)控制參數(shù)的調(diào)整和配置,讓系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中能夠盡可能克服各種復(fù)雜的傳動(dòng)問(wèn)題,例如:反向間隙、剛性不足、響應(yīng)共振、負(fù)載抖動(dòng)...等,從而使其在現(xiàn)實(shí)的負(fù)載環(huán)境中獲得穩(wěn)定可靠的運(yùn)控性能。而有經(jīng)驗(yàn)的朋友應(yīng)該都知道,這一整定過(guò)程往往是非常耗時(shí)費(fèi)力的,一般意義上的自整定功能,其實(shí)早就已經(jīng)不能滿足廣大用戶的應(yīng)用需求了。

因此,為了能夠幫助用戶在伺服系統(tǒng)調(diào)試的過(guò)程中,快速準(zhǔn)確的完成運(yùn)控參數(shù)的整定與配置,在伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品內(nèi)部集成一套面向各類響應(yīng)特性的整定算法,就顯得十分重要了。比如:

■控制環(huán)增益在線自適應(yīng):用于快速適配負(fù)載機(jī)械頻率特性的變化

■自適應(yīng)陷波濾波:能夠幫助避免或降低負(fù)載響應(yīng)的機(jī)械共振

■振動(dòng)抑制:可以在負(fù)載運(yùn)動(dòng)過(guò)程中幫助減少因機(jī)械臂末端抖動(dòng)而產(chǎn)生的定位誤差

...

與此同時(shí),在自動(dòng)化設(shè)備中,多軸協(xié)同的運(yùn)控應(yīng)用,如:同步、插補(bǔ)、凸輪...等,也是十分常見(jiàn)的。此時(shí)它們的應(yīng)用性能在很大程度上是會(huì)受到系統(tǒng)現(xiàn)有電氣與機(jī)械特性的制約和擾動(dòng)的(如:通訊周期和機(jī)械安裝間隙...等)。在這種情況下,就需要系統(tǒng)中的每個(gè)伺服單元都具備一套合理有效的補(bǔ)償算法,它應(yīng)該能夠基于各軸之間運(yùn)控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)比較,對(duì)各自的輸出動(dòng)作進(jìn)行微調(diào)與優(yōu)化,從而確保多軸系統(tǒng)作為一個(gè)整體能夠達(dá)到更優(yōu)的輸出性能。

3.易操作性

在設(shè)備的運(yùn)控應(yīng)用中,伺服經(jīng)常被認(rèn)為是一種很難掌握的技術(shù),除了有上面所說(shuō)的是受到機(jī)電環(huán)境影響的因素以外,在一定程度上也與其在使用過(guò)程中繁瑣復(fù)雜的操作步驟有很大關(guān)系。比如很多產(chǎn)品在使用時(shí),都需要用戶抱著手冊(cè)邊查閱邊按鍵輸入,或者背上筆記本電腦、連上數(shù)據(jù)線、打開(kāi)調(diào)試軟件,才能完成參數(shù)修改、故障查詢、啟動(dòng)測(cè)試...等各種應(yīng)用功能的操作。

但實(shí)際上,如果能夠?yàn)樗欧a(chǎn)品開(kāi)發(fā)了一套基于移動(dòng)終端的調(diào)試軟件(APP),用戶僅通過(guò)隨身攜帶的手機(jī)或Pad就能快速完成對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)配置、啟動(dòng)測(cè)試、故障診斷...等應(yīng)用操作,那么設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)的操作、運(yùn)行與調(diào)試過(guò)程豈不是就變得更加簡(jiǎn)單了么?

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從上面的討論不難看出,當(dāng)下用戶所需要的伺服驅(qū)動(dòng),應(yīng)該已經(jīng)不僅僅是一款高配置的硬件產(chǎn)品了,它還需要能夠基于其內(nèi)部集成的驅(qū)控算法和外部配套的應(yīng)用軟件,幫助用戶快速解決自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)控應(yīng)用中可能遇到的各種實(shí)際問(wèn)題,例如:安裝,調(diào)試,參數(shù)的配置、整定和優(yōu)化...等等。這樣,設(shè)備用戶將因其在產(chǎn)品應(yīng)用層面各種操作流程的簡(jiǎn)化,而逐漸從繁重的體力消耗中解脫出來(lái),并把有限的注意力集中投入到改進(jìn)設(shè)備功能與提升工藝質(zhì)量...等更有意義的工作中去。

這其實(shí)就是伺服技術(shù)智能化的某種體現(xiàn)吧。

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