伺服編碼器的精度、分辨率有哪些影響?
伺服編碼器的精度、分辨率有哪些影響?作為反饋的一環(huán),環(huán)系統(tǒng)中的編碼器影響控制系統(tǒng)性能的主要有以下三個方面。
響應速度精度、穩(wěn)定度
1 .響應速度:響應速度zui容易理解,反應慢的編碼器就像理想的傳感器串聯(lián)低通濾波器一樣,整個閉環(huán)控制系統(tǒng)會產(chǎn)生相位延遲,影響整個系統(tǒng)的高頻帶的穩(wěn)定性。 在目前的許多應用中,伺服電機的編碼器反饋速度非??欤徽J為是理想的傳感器。 然而,在一些通信速度低的串行通信編碼器(SSI )中,其通信方式必然引起一定的延遲,速度環(huán)的帶寬受到限制。
2、精度:關于精度的影響,需要首先定義速度精度的概念。 精度是測量實際值和設定值之間可重復的平均偏差的大小。 由于速度精度的說明如圖1所示,表示一定期間內(nèi)的設定值與實際值的整體偏差,所以速度精度可以理解為被調(diào)制量與規(guī)定的一定值的絕對穩(wěn)定誤差。
圖1速度精度圖
3、穩(wěn)定度:雖然很多調(diào)節(jié)目標都有精度,但實際上大多要求調(diào)節(jié)過程的“穩(wěn)定度”。 這個穩(wěn)定度還可以理解為速度的“波動性”。 速度變動性的定義是:變動性不理想的實際值特性,與速度平均值疊加。
圖2速度脈動圖
使用西門子SINAMICS S120系列變頻器及伺服電機的伺服控制系統(tǒng)中,在實驗室環(huán)境下,電機以額定轉(zhuǎn)速及額定轉(zhuǎn)矩工作時,轉(zhuǎn)速精度可達到額定轉(zhuǎn)速的0.001%。
例:使用S120驅(qū)動1FK7032-2AK71-1QA0伺服電機。 該電機的額定轉(zhuǎn)速為6000 RPM,電機的編碼器為20位單圈絕對值。
以60 RPM的轉(zhuǎn)速運行,如圖3所示記錄增量型脈沖數(shù)(R482 )和實際轉(zhuǎn)速(R61 )。
圖3中3 R482和R61的記錄
記錄3s的時間間隔,不考慮誤差因素,電機應增加3*220=3145728個增量脈沖信號。 但是,如果電動機實際旋轉(zhuǎn)3145731個增量脈沖數(shù),其誤差值為3個增量脈沖數(shù),轉(zhuǎn)速變換為60 (3/3145728 ) *60=60.00005722RPM,則其精度為333666速度波動性受以下因素的影響
(1)編碼器的有限分辨率和速度環(huán)周期(分辨率越低,周期時間越長,速度變動越大)。
(2)如果編碼器的安裝方法不好,編碼器反饋會產(chǎn)生低頻的周期性波動。
(3)伺服電機的齒槽轉(zhuǎn)矩的變動還會導致速度環(huán)上的低頻周期的變動。
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