關于高精度負載驅動--筆記兼討論

機械神話

本帖只是一個交流、學習、討論的帖子。以下的內(nèi)容有摘錄的，也有我自己的學習感悟或實際感悟，對這些內(nèi)容感興趣的社友可以一同討論，彼此學習。

" I6 E8 t) E5 ]. F. x9 d一個負載驅動系統(tǒng)的基本功能是按一定的控制方式和所要求的精度移動負載。系統(tǒng)的性能取決與驅動元部件本身、控制品質、精度和驅動等方面。
5 l9 M; b( T  j( d+ R6 [, U5 _方案的確定需要解決兩個問題：1.需求的表達（比如，在加速過程中轉動慣量的確定）和評估、驅動系統(tǒng)設計（齒形帶或齒輪箱）及相關參數(shù)（例如，螺紋導程）的定義。2.控制系統(tǒng)的結構配置：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、公差和機械間隙之間如何相互影響？
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6 M4 ^+ K) W$ p  R* _[ 本帖最后由 機械神話 于 2008-11-25 20:21 編輯 ]

機械神話

負載是整個機械系統(tǒng)中至關重要的，摩擦力、重力和轉動慣量的加速度導致了轉矩，它們對時間的平均值，即有效轉矩，規(guī)定了可以使用驅動部件的最小尺寸和功率范圍。但在選用電機時，是用最大轉矩最為主要參考，還是有效轉矩作為主要參考呢？仁者見仁，智者見智了，我覺得算最大轉矩方便，有效轉矩實在不好計算。

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看到那里是那里，想到那里是那里。

驅動過程中的時間因素。

機械時間常數(shù)：恒定電壓下，直流電機的升速是一個指數(shù)上升曲線，可以用它的機械時間常數(shù)來描述。這個常數(shù)通常是在空載、額定電壓情況下計算出的（我從另一個手冊上看到機械時間常數(shù)是這樣定義：在額定電壓下，空載速度達到三分之二額定的時間稱之為機械時間常數(shù)），一般的電機機械時間常數(shù)為幾十毫秒，好的也有幾毫秒的。

6 O9 _' p$ y2 E4 Y; n/ X數(shù)字位置和速度控制電路典型的時鐘頻率為1kHz。
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" |4 O$ Q: h) b' Z- ?為實現(xiàn)電機動態(tài)響應，位置或速度修正所需要的轉矩越快達到越好，一般電流控制器的時鐘頻率要比位置和速度控制器時鐘快10倍，典型的時鐘頻率為10kHz。

  p# E8 a% }7 o1 v0 P9 [/ N串行RS232就比較慢了，如果與主機系統(tǒng)通訊，信息將不能得到實時的傳輸，這就意味這命令需要幾個毫秒才能被接收到，對于大多數(shù)應用場合，幾個軸是相互獨立的，這種通訊方式是足夠了，但是不能用于同步控制。

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負載運動的定義：需要確定力（扭矩）及速度（轉速）有多大？作用時間要多長？所需要的控制精度是多少？

8 Y8 }- t5 h$ i& k直線運動和旋轉運動廣義上是一樣的。直線運動以推力F及速度v來表達；而旋轉運動則是通過扭矩M和轉速n來描述。從廣義上講，F(xiàn)的作用距離為無窮大，速度v的旋轉半徑為無窮大。
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通常，任何一個運動都可以描繪成一個有序的過程：加速，恒速、減速（有些情況下是沒有恒速的或者恒速時間很短）。加速和減速過程不是一個簡單的反過程，認為減速階段怎么樣，減速階段就是反過來，因為在加速時，摩擦力是阻礙加速，而減速時摩擦力協(xié)助減速。不管是滾動摩擦力還是滑動摩擦力，只有存在運動或相對運動時才有意義。不能忽略的是，摩擦力會隨著速度的變化而變化。
如果沒條件做試驗，可以參考機械設計手冊軟件版，常用資料和數(shù)據(jù)中的”滑動摩擦因素與速度變化的關系”。

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載荷決定加速度，載荷決定功率。

離開載荷來談電機的加速度是沒有意義的，拿著一個電機來談它的速度是怎么樣，扭矩是怎么樣，也是毫無意義的，因為它只是空載情況下的狀況。由于實際存在多種不確定因素，負載需要的最大力會大于理論計算值，所以設計前期就要考慮系統(tǒng)可能存在峰值載荷，以及傳動鏈本身的損耗。

麗格威

機械大俠：看了你的描述感覺到，沒抓住重點，缺乏邏輯性，條理不清。

* T* J4 B9 B9 O' W& y你所描述的都是伺服系統(tǒng)的設計過程，然而這個過程并不是你描述的這樣。任何設計都有其基本的設計流程，伺服系統(tǒng)的設計也不例外。搞設計是抓主要、放次要，實際經(jīng)驗與理論知識相結合的。
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: v: D5 b' Y) d$ b1 ~3 I1 v如果完全按照書本的設計，那可就慘了?。。?br /> # Q9 b/ Y3 q! {1 k$ j7 |6 a
5 j3 K+ `5 G0 ?8 d* L可能我的話重了點，請多多包涵?。?！

; F1 Q% r& Z2 Z( W; Q[ 本帖最后由 麗格威 于 2008-12-1 14:04 編輯 ]

機械神話

話無輕重之分，麗格威朋友多慮了，直言無妨。
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我的標題就是筆記兼討論，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)的設計過程寫出來，可能只是個夢想，呵呵。
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本帖主要是自己結合實際進行學習，我沒有按照書本來設計（還有，就算按照書本來設計，恐怕也未必是“慘”吧，我照著《機械設計手冊》設計了那么多東西，似乎也還能湊合著用，呵呵），另外一個目的就是引起大家的討論，這個帖子那么多天了，只有麗格威朋友回復，十分感激，也希望您能對我寫的或抄的進行點評、指教和批評。
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+ e6 J3 A: Y7 Z, V5 c/ ~“任何設計都有其基本的設計流程，伺服系統(tǒng)的設計也不例外。搞設計是抓主要、放次要，實際經(jīng)驗與理論知識相結合的?！丙惛裢笥涯芫瓦@個問題，在此貼或另辟新帖具體談談嘛？期待您的回復。再重復一遍，在技術上講話我喜歡直來直去，所以大家也別客氣了。

麗格威

機械朋友：不好意思。我之所以說“看了你的描述感覺到，沒抓住重點，缺乏邏輯性，條理不清?！笔且驗槲铱戳撕芫茫瑳]理出思緒，知道你再說什么？
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你的短信，我看到了。關于“世界名機，一網(wǎng)打盡”是否還有效？說真的，當時是想做，但是沒有幾個人想看，我都有點心恢意冷了。我不想干巴巴的，冷冰冰的，發(fā)個圖片什么的交差了事，總想用我自己的觀點來點評一下，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……
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唉！我也不知道：是做？還是不做？

機械神話

為什么不做呢？不要想太多，你用自己的觀點來點評，本身也是對自己的一次終結，何樂而不為呢？我支持你。

麗格威

主要是時間問題。
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你如果有什么要求，就直管講嘛，我盡力而為。只是你的門檻別設那么高，俺進不去啊?。。?！