Полоса пропускания сервопривода. Почему это важно.

Сервопривод может включать в себя любую комбинацию трех типов контуров управления - контура положения, контура скорости и контура тока. Хотя цель каждого контура состоит в том, чтобы управлять различными аспектами работы двигателя, все они характеризуются общим параметром: пропускной способностью. Пропускная способность или время отклика системы является мерой того, насколько быстро она реагирует на изменяющуюся команду ввода. Другими словами, ширина полосы контура управления определяет, насколько быстро сервосистема реагирует на изменения контролируемого параметра - положения, скорости или крутящего момента.

Сервоприводы часто имеют структуру с несколькими контурами, при этом текущий контур вложен внутри контура скорости, который вложен внутри контура положения. Во вложенных системах ответ внутреннего цикла должен быть быстрее, чем ответ внешнего цикла, в противном случае внутренний цикл будет иметь незначительное влияние на внешний цикл или вообще не влиять на него. Для контуров сервоуправления внутренний контур должен иметь полосу пропускания в 5-10 раз быстрее, чем внешний контур. В этом сценарии полоса пропускания контура тока должна быть в 5-10 раз больше, чем у контура скорости, а полоса пропускания контура скорости должна быть в 5-10 раз больше, чем у контура положения.Изображение предоставлено: nctu.edu

В сервоприводах полоса пропускания контура управления определяется как частота, на которой амплитудная характеристика замкнутого контура достигает -3 дБ. В этот момент выходное усиление (отношение выходной мощности к входной) составляет примерно 70,7% от его максимального значения, а выходная мощность (мощность, подаваемая на нагрузку) равна 50% входной мощности. (В этой статье дополнительно объясняется взаимосвязь между амплитудной характеристикой, значением выходного усиления и выходной мощностью в зависимости от входной мощности.)

Полоса пропускания этой системы составляет примерно 60 Гц. Изображение предоставлено: Rockwell Automation

В то время как более высокая полоса пропускания обычно обеспечивает более жесткую работу двигателя, уменьшает ошибку и улучшает время отклика в переходных процессах, в сервосистемах также есть недостатки высокой пропускной способности. В частности, чем выше полоса пропускания, тем выше частота, на которой двигатель реагирует на помехи, что обычно требует более высоких ускорений и усилий.

Рассеивание мощности имеет квадратное отношение к силе, поэтому любое увеличение полосы пропускания значительно увеличивает рассеиваемую мощность (то есть тепло) и, следовательно, повышение температуры двигателя. И поскольку температура является ограничивающим фактором при работе двигателя, характеристики двигателя могут фактически ограничивать допустимую полосу пропускания сервопривода.

Примечание. Другие компоненты системы, в том числе разрешение устройства обратной связи, частота обновления привода, коэффициент инерции двигатель-нагрузка и жесткость соединения двигатель-нагрузка, также влияют на максимально достижимую полосу пропускания привода.

Сервоприводы часто имеют структуру с несколькими контурами, при этом текущий контур вложен внутри контура скорости, который вложен внутри контура положения. Во вложенных системах ответ внутреннего цикла должен быть быстрее, чем ответ внешнего цикла, в противном случае внутренний цикл будет иметь незначительное влияние на внешний цикл или вообще не влиять на него. Для контуров сервоуправления внутренний контур должен иметь полосу пропускания в 5-10 раз быстрее, чем внешний контур. В этом сценарии полоса пропускания контура тока должна быть в 5-10 раз больше, чем у контура скорости, а полоса пропускания контура скорости должна быть в 5-10 раз больше, чем у контура положения.Изображение предоставлено: nctu.edu<