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伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制作為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的核心部分,特別如工業(yè)機(jī)器人(桁架、關(guān)節(jié)類)應(yīng)用的機(jī)械手控制系統(tǒng)。其可靠性和穩(wěn)定性直接影響設(shè)備的性能,而影響其可靠性和穩(wěn)定性的主要因素之一是抗干擾問題。因此,如何有效地解決干擾問題是伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中的一個(gè)不容忽視的問題。
一、干擾現(xiàn)象
在應(yīng)用中,常會(huì)遇到以下幾種主要干擾現(xiàn)象:
1、控制系統(tǒng)未發(fā)指令時(shí),電機(jī)無規(guī)則地轉(zhuǎn)動(dòng)。
2、伺服電機(jī)停止運(yùn)動(dòng),控制器讀取電機(jī)位置時(shí),由電機(jī)端部的光電編碼器反饋回的數(shù)值無規(guī)律亂跳。
3、伺服電機(jī)運(yùn)行時(shí),所讀取的編碼器的值與所發(fā)出指令值不吻合,且誤差值是隨機(jī)的,無規(guī)律的。
4、伺服電機(jī)運(yùn)行時(shí),所讀取的編碼器的值與所發(fā)出指令值的差值為一穩(wěn)定的值或呈周期性變化。
5、與交流伺服系統(tǒng)共用同一電源的設(shè)備(如顯示器等)工作不正常。
二、干擾源分析
干擾進(jìn)入運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的渠道主要有兩類:
1、信號(hào)傳輸通道干擾,干擾通過與系統(tǒng)相聯(lián)的信號(hào)輸入通道、輸出通道進(jìn)入;
2、供電系統(tǒng)干擾。
信號(hào)傳輸通道是控制系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器接收反饋信號(hào)和發(fā)出控制信號(hào)的途徑,因?yàn)槊}沖波在傳輸線上會(huì)出現(xiàn)延時(shí)、畸變、衰減與通道干擾,在傳輸過程中,長線的干擾是主要因素。任何電源及輸電線路都存在內(nèi)阻,正是這些內(nèi)阻才引起了電源的噪聲干擾,如果沒有內(nèi)阻,無論何種噪聲都會(huì)被電源短路吸收,在線路中不會(huì)建立起任何干擾電壓,此外,交流伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器本身也是較強(qiáng)的干擾源,它可以通過電源對(duì)其他設(shè)備進(jìn)行干擾。
三、抗干擾的措施
信號(hào)傳輸通道的抗干擾設(shè)計(jì)
(1)光電耦合隔離措施
長距離傳輸過程中,采用光電耦合器,可以將控制系統(tǒng)與輸入通道、輸出通道以及伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸入、輸出通道切斷電路之間的聯(lián)系。如果在電路中不采用光電隔離,外部的尖峰干擾信號(hào)會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)或直接進(jìn)入伺服驅(qū)動(dòng)裝置,產(chǎn)生第一種干擾現(xiàn)象。光電耦合的主要優(yōu)點(diǎn)是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾 , 從而使信號(hào)傳輸過程中的信噪比大大提高。主要原因是:干擾噪聲雖然有較大的電壓幅度,但能量小,只能形成微弱電流,而光電耦合器輸入部分的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下工作,一般導(dǎo)通電流為10-15mA,所以即使有很高的大幅度的干擾,由于不能提供足夠的電流而被抑制掉。
(2)雙絞屏蔽線長線傳輸
信號(hào)在傳輸過程中會(huì)受到電場、磁場和地阻抗等干擾因素的影響,采用接地屏蔽線可以減小電場的干擾。雙絞線與同軸電纜相比,雖然頻帶較差,但波阻抗高,抗共模噪聲能力強(qiáng),能使各個(gè)小環(huán)節(jié)的電磁感應(yīng)干擾相互抵消。另外,在長距離傳輸過程中,一般采用差分信號(hào)傳輸,提高抗干擾性能。采用雙絞屏蔽線長線傳輸可以有效地抑制第二、三、四種干擾現(xiàn)象的產(chǎn)生。
(3)接地
接地可以消除電流流經(jīng)地線時(shí)所產(chǎn)生的噪聲電壓,除了要將伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接大地外,信號(hào)屏蔽線也要接地,防止靜電感應(yīng)和電磁干擾。如果沒有正確的接地,則可能會(huì)出現(xiàn)第二種干擾現(xiàn)象。
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