關(guān)于高精度負(fù)載驅(qū)動(dòng)--筆記兼討論

機(jī)械神話

本帖只是一個(gè)交流、學(xué)習(xí)、討論的帖子。以下的內(nèi)容有摘錄的，也有我自己的學(xué)習(xí)感悟或?qū)嶋H感悟，對(duì)這些內(nèi)容感興趣的社友可以一同討論，彼此學(xué)習(xí)。

一個(gè)負(fù)載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本功能是按一定的控制方式和所要求的精度移動(dòng)負(fù)載。系統(tǒng)的性能取決與驅(qū)動(dòng)元部件本身、控制品質(zhì)、精度和驅(qū)動(dòng)等方面。
2 w  O' ]1 M; d; L( d2 ^" L方案的確定需要解決兩個(gè)問題：1.需求的表達(dá)（比如，在加速過程中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定）和評(píng)估、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（齒形帶或齒輪箱）及相關(guān)參數(shù)（例如，螺紋導(dǎo)程）的定義。2.控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置：位置控制還是速度控制？編碼器的最佳脈沖數(shù)是多少？定位精度、公差和機(jī)械間隙之間如何相互影響？
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( O' F0 B4 d6 I; K9 a8 U# l[ 本帖最后由 機(jī)械神話 于 2008-11-25 20:21 編輯 ]

機(jī)械神話

負(fù)載是整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)中至關(guān)重要的，摩擦力、重力和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的加速度導(dǎo)致了轉(zhuǎn)矩，它們對(duì)時(shí)間的平均值，即有效轉(zhuǎn)矩，規(guī)定了可以使用驅(qū)動(dòng)部件的最小尺寸和功率范圍。但在選用電機(jī)時(shí)，是用最大轉(zhuǎn)矩最為主要參考，還是有效轉(zhuǎn)矩作為主要參考呢？仁者見仁，智者見智了，我覺得算最大轉(zhuǎn)矩方便，有效轉(zhuǎn)矩實(shí)在不好計(jì)算。

機(jī)械神話

看到那里是那里，想到那里是那里。
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5 E( V3 w# z8 h驅(qū)動(dòng)過程中的時(shí)間因素。
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機(jī)械時(shí)間常數(shù)：恒定電壓下，直流電機(jī)的升速是一個(gè)指數(shù)上升曲線，可以用它的機(jī)械時(shí)間常數(shù)來描述。這個(gè)常數(shù)通常是在空載、額定電壓情況下計(jì)算出的（我從另一個(gè)手冊(cè)上看到機(jī)械時(shí)間常數(shù)是這樣定義：在額定電壓下，空載速度達(dá)到三分之二額定的時(shí)間稱之為機(jī)械時(shí)間常數(shù)），一般的電機(jī)機(jī)械時(shí)間常數(shù)為幾十毫秒，好的也有幾毫秒的。

9 r/ s7 N$ C+ y! }9 S數(shù)字位置和速度控制電路典型的時(shí)鐘頻率為1kHz。
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為實(shí)現(xiàn)電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，位置或速度修正所需要的轉(zhuǎn)矩越快達(dá)到越好，一般電流控制器的時(shí)鐘頻率要比位置和速度控制器時(shí)鐘快10倍，典型的時(shí)鐘頻率為10kHz。
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串行RS232就比較慢了，如果與主機(jī)系統(tǒng)通訊，信息將不能得到實(shí)時(shí)的傳輸，這就意味這命令需要幾個(gè)毫秒才能被接收到，對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，幾個(gè)軸是相互獨(dú)立的，這種通訊方式是足夠了，但是不能用于同步控制。

機(jī)械神話

負(fù)載運(yùn)動(dòng)的定義：需要確定力（扭矩）及速度（轉(zhuǎn)速）有多大？作用時(shí)間要多長(zhǎng)？所需要的控制精度是多少？

直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)廣義上是一樣的。直線運(yùn)動(dòng)以推力F及速度v來表達(dá)；而旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則是通過扭矩M和轉(zhuǎn)速n來描述。從廣義上講，F(xiàn)的作用距離為無窮大，速度v的旋轉(zhuǎn)半徑為無窮大。
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通常，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)都可以描繪成一個(gè)有序的過程：加速，恒速、減速（有些情況下是沒有恒速的或者恒速時(shí)間很短）。加速和減速過程不是一個(gè)簡(jiǎn)單的反過程，認(rèn)為減速階段怎么樣，減速階段就是反過來，因?yàn)樵诩铀贂r(shí)，摩擦力是阻礙加速，而減速時(shí)摩擦力協(xié)助減速。不管是滾動(dòng)摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力，只有存在運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)才有意義。不能忽略的是，摩擦力會(huì)隨著速度的變化而變化。
1 ^! j# h- |- T1 b' ~) Y如果沒條件做試驗(yàn)，可以參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版，常用資料和數(shù)據(jù)中的”滑動(dòng)摩擦因素與速度變化的關(guān)系”。

機(jī)械神話

載荷決定加速度，載荷決定功率。
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# u- w( V2 Y* T7 o: F8 `0 B離開載荷來談電機(jī)的加速度是沒有意義的，拿著一個(gè)電機(jī)來談它的速度是怎么樣，扭矩是怎么樣，也是毫無意義的，因?yàn)樗皇强蛰d情況下的狀況。由于實(shí)際存在多種不確定因素，負(fù)載需要的最大力會(huì)大于理論計(jì)算值，所以設(shè)計(jì)前期就要考慮系統(tǒng)可能存在峰值載荷，以及傳動(dòng)鏈本身的損耗。

麗格威

機(jī)械大俠：看了你的描述感覺到，沒抓住重點(diǎn)，缺乏邏輯性，條理不清。
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你所描述的都是伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，然而這個(gè)過程并不是你描述的這樣。任何設(shè)計(jì)都有其基本的設(shè)計(jì)流程，伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也不例外。搞設(shè)計(jì)是抓主要、放次要，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與理論知識(shí)相結(jié)合的。
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如果完全按照書本的設(shè)計(jì)，那可就慘了！??！

% q, K$ a  t- {# x可能我的話重了點(diǎn)，請(qǐng)多多包涵?。?！
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% P3 H% y/ m% P6 A; z& ?/ o[ 本帖最后由 麗格威 于 2008-12-1 14:04 編輯 ]

機(jī)械神話

話無輕重之分，麗格威朋友多慮了，直言無妨。

我的標(biāo)題就是筆記兼討論，所有內(nèi)容不講究系統(tǒng)，不講究邏輯，所以自然“沒有重點(diǎn)和條理不清”了。正如我3樓寫的“看到那里是那里，想到那里是那里”。我寫這些的目的是希望有一天，自己能系統(tǒng)而不空洞把伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程寫出來，可能只是個(gè)夢(mèng)想，呵呵。

本帖主要是自己結(jié)合實(shí)際進(jìn)行學(xué)習(xí)，我沒有按照書本來設(shè)計(jì)（還有，就算按照書本來設(shè)計(jì)，恐怕也未必是“慘”吧，我照著《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》設(shè)計(jì)了那么多東西，似乎也還能湊合著用，呵呵），另外一個(gè)目的就是引起大家的討論，這個(gè)帖子那么多天了，只有麗格威朋友回復(fù)，十分感激，也希望您能對(duì)我寫的或抄的進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、指教和批評(píng)。

“任何設(shè)計(jì)都有其基本的設(shè)計(jì)流程，伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也不例外。搞設(shè)計(jì)是抓主要、放次要，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與理論知識(shí)相結(jié)合的?！丙惛裢笥涯芫瓦@個(gè)問題，在此貼或另辟新帖具體談?wù)劼?？期待您的回?fù)。再重復(fù)一遍，在技術(shù)上講話我喜歡直來直去，所以大家也別客氣了。

麗格威

機(jī)械朋友：不好意思。我之所以說“看了你的描述感覺到，沒抓住重點(diǎn)，缺乏邏輯性，條理不清?！笔且?yàn)槲铱戳撕芫?，沒理出思緒，知道你再說什么？
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你的短信，我看到了。關(guān)于“世界名機(jī)，一網(wǎng)打盡”是否還有效？說真的，當(dāng)時(shí)是想做，但是沒有幾個(gè)人想看，我都有點(diǎn)心恢意冷了。我不想干巴巴的，冷冰冰的，發(fā)個(gè)圖片什么的交差了事，總想用我自己的觀點(diǎn)來點(diǎn)評(píng)一下，從我所了解的程度來描述一下，做的有聲有色，圖文并茂的，可是……

" l8 o$ i& a0 k6 J4 N  C唉！我也不知道：是做？還是不做？

機(jī)械神話

為什么不做呢？不要想太多，你用自己的觀點(diǎn)來點(diǎn)評(píng)，本身也是對(duì)自己的一次終結(jié)，何樂而不為呢？我支持你。

麗格威

主要是時(shí)間問題。

, [0 M$ U; U3 n! O你如果有什么要求，就直管講嘛，我盡力而為。只是你的門檻別設(shè)那么高，俺進(jìn)不去?。。。。?/td>