提高伺服電機動態(tài)性能的重要性

　　隨著伺服電動機在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，高動態(tài)性能的的伺服驅(qū)動器和伺服電動機的設(shè)計和研究必將成為國內(nèi)研究的一個熱點，同時，如何提高伺服電動機的動態(tài)特性，也已經(jīng)成為急待解決的問題。

　　伺服系統(tǒng)在動態(tài)調(diào)節(jié)過程中的性能指標(biāo)稱為動態(tài)性能指標(biāo)，如超調(diào)量、跟隨速度、跟隨精度、調(diào)節(jié)時間、抗干擾能力等。

　　伺服系統(tǒng)最早被應(yīng)用到軍事、航天領(lǐng)域，伴隨工業(yè)化的腳步，逐漸進入到工業(yè)領(lǐng)域和民用領(lǐng)域，在生產(chǎn)實踐中，伺服系統(tǒng)的應(yīng)用早已非常廣泛。

　　1、在數(shù)控機床中，采用高端永磁交流伺服代替異步變頻驅(qū)動似乎已成為標(biāo)準(zhǔn)。90年代以來，歐美各國致力開發(fā)應(yīng)用高速數(shù)控機床，在相同分辨率的情況下，工作臺的進給速度獲得到大大提升。當(dāng)今數(shù)控系統(tǒng)機床更是突出高速、高精度、高動態(tài)、高剛性的特點。我們已經(jīng)看到國產(chǎn)伺服在經(jīng)濟型的數(shù)控機床上的應(yīng)用，但在中高檔機床上國產(chǎn)伺服仍達不到要求，性能是一個重要方面，穩(wěn)定性和品牌效應(yīng)也是短時間內(nèi)無法跨越的障礙。

　　2、機器人也是伺服系統(tǒng)應(yīng)用較多的領(lǐng)域，工業(yè)機器人擁有多個自由度，因此每臺工業(yè)機器人需要的伺服電機少則3-4臺，多則10臺以上。目前工業(yè)機器人的擁有量已經(jīng)超過100萬臺，而且每年的需求量仍在大幅度增加。國際上工業(yè)機器人巨頭大多都有自己專屬的伺服配套，近些年也開始有國內(nèi)的伺服廠家開始走進機器人行業(yè)，盡管性能上還是有不小差距。

　　3、紡織行業(yè)的伺服應(yīng)用比例很低，為了提高生產(chǎn)效率，部分紡織機械開始采用高檔的伺服技術(shù)，但幾乎用的都是進口品牌，價格因素導(dǎo)致伺服系統(tǒng)在紡織行業(yè)沒有大面積普及應(yīng)用。若是國產(chǎn)伺服在保持價格優(yōu)勢的同時，提高產(chǎn)品性能，將會大大推動整個行業(yè)的發(fā)展。

　　除此之外，印刷機械、包裝機械、醫(yī)療設(shè)備、冶金機械、自動化流水線等都對伺系統(tǒng)有很大的需求量。從中也可以看到提高伺服系統(tǒng)的性能對于各行業(yè)發(fā)展的重要性，除了價格因素之外，買家對于伺服電機的關(guān)注點主要有：

　　? 動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)響應(yīng)是伺服系統(tǒng)重要的動態(tài)性能指標(biāo)，要求系統(tǒng)跟隨給定快、超調(diào)量小、甚至無超調(diào)

　　? 精度高，伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量跟隨給定值的精確程度，如精密加工的機床，要求很高的定位精度

　　? 抗擾動能力強，在各種擾動作用下系統(tǒng)輸出動態(tài)變化小，恢復(fù)時間快

　　? 與行業(yè)相關(guān)的解決方案，如電子凸輪、追剪、飛剪等控制技術(shù)的應(yīng)用

　　伺服系統(tǒng)主要由伺服電機和驅(qū)動器兩部分組成。驅(qū)動器在控制系統(tǒng)中作為命令元件，伺服電機在控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件，兩者是控制系統(tǒng)的重要組成部分。伺服系統(tǒng)的的動態(tài)性能很多程度上取決于這兩個部分。其中，響應(yīng)帶寬是衡量動態(tài)性能的一項重要指標(biāo)，帶寬越高，伺服系統(tǒng)的輸出跟隨輸入指令的能力就越強，動態(tài)性能就越好。

　　《交流伺服驅(qū)動器通用技術(shù)條件》(JB T 10184-2000)中規(guī)定了伺服驅(qū)動器速度環(huán)帶寬的測試方法：驅(qū)動器輸入正弦波轉(zhuǎn)速指令，其幅值為額定轉(zhuǎn)速指令值的0.01倍，頻率由1Hz逐漸升高，記錄電動機對應(yīng)的轉(zhuǎn)速曲線，隨著指令正弦頻率的提高，電動機轉(zhuǎn)速的波形曲線對指令正弦波曲線的相位滯后逐漸增大，而幅值逐漸減小。相位滯后增大至90度時的頻率作為伺服系統(tǒng)90度相移的頻帶寬度;幅值減小至低頻時0.707倍的頻率作為伺服系統(tǒng)-3dB頻帶寬度。

　　圖 頻帶寬度掃描波形

　　致遠(yuǎn)電子MPT電機測試平臺，不僅能對驅(qū)動器和電機做常規(guī)電壓電流、T-N曲線等測試，更有獨創(chuàng)的“自由加載引擎”技術(shù)，對伺服系統(tǒng)的響應(yīng)、頻帶寬度等測試提供解決方案。MotorTest軟件人性化的用戶界面，強大且可提供定制化服務(wù)。MPT測試系統(tǒng)同時滿足行業(yè)對電機控制穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)測量需求，引領(lǐng)電機試驗進入伺服時代。