关于高精度负载驱动--笔记兼讨论

机械神话

本帖只是一个交流、学习、讨论的帖子。以下的内容有摘录的，也有我自己的学习感悟或实际感悟，对这些内容感兴趣的社友可以一同讨论，彼此学习。
# i9 ^8 Q! j  h
+ k- W8 ]) M* I3 q8 }一个负载驱动系统的基本功能是按一定的控制方式和所要求的精度移动负载。系统的性能取决与驱动元部件本身、控制品质、精度和驱动等方面。
2 ]3 w5 s% G$ _; z3 \$ j' A- f方案的确定需要解决两个问题：1.需求的表达（比如，在加速过程中转动惯量的确定）和评估、驱动系统设计（齿形带或齿轮箱）及相关参数（例如，螺纹导程）的定义。2.控制系统的结构配置：位置控制还是速度控制？编码器的最佳脉冲数是多少？定位精度、公差和机械间隙之间如何相互影响？

[ 本帖最后由 机械神话 于 2008-11-25 20:21 编辑 ]

机械神话

负载是整个机械系统中至关重要的，摩擦力、重力和转动惯量的加速度导致了转矩，它们对时间的平均值，即有效转矩，规定了可以使用驱动部件的最小尺寸和功率范围。但在选用电机时，是用最大转矩最为主要参考，还是有效转矩作为主要参考呢？仁者见仁，智者见智了，我觉得算最大转矩方便，有效转矩实在不好计算。

机械神话

看到那里是那里，想到那里是那里。

' ?7 ^6 n  i/ P3 l驱动过程中的时间因素。

机械时间常数：恒定电压下，直流电机的升速是一个指数上升曲线，可以用它的机械时间常数来描述。这个常数通常是在空载、额定电压情况下计算出的（我从另一个手册上看到机械时间常数是这样定义：在额定电压下，空载速度达到三分之二额定的时间称之为机械时间常数），一般的电机机械时间常数为几十毫秒，好的也有几毫秒的。
& V  d* {0 }& b0 H+ u
数字位置和速度控制电路典型的时钟频率为1kHz。

为实现电机动态响应，位置或速度修正所需要的转矩越快达到越好，一般电流控制器的时钟频率要比位置和速度控制器时钟快10倍，典型的时钟频率为10kHz。
6 q# N) E' {" `, H3 J: K
( V- L! n% t! q+ J5 N! S3 _串行RS232就比较慢了，如果与主机系统通讯，信息将不能得到实时的传输，这就意味这命令需要几个毫秒才能被接收到，对于大多数应用场合，几个轴是相互独立的，这种通讯方式是足够了，但是不能用于同步控制。

机械神话

负载运动的定义：需要确定力（扭矩）及速度（转速）有多大？作用时间要多长？所需要的控制精度是多少？
+ Z; I7 P" V$ `8 K( C
直线运动和旋转运动广义上是一样的。直线运动以推力F及速度v来表达；而旋转运动则是通过扭矩M和转速n来描述。从广义上讲，F的作用距离为无穷大，速度v的旋转半径为无穷大。

通常，任何一个运动都可以描绘成一个有序的过程：加速，恒速、减速（有些情况下是没有恒速的或者恒速时间很短）。加速和减速过程不是一个简单的反过程，认为减速阶段怎么样，减速阶段就是反过来，因为在加速时，摩擦力是阻碍加速，而减速时摩擦力协助减速。不管是滚动摩擦力还是滑动摩擦力，只有存在运动或相对运动时才有意义。不能忽略的是，摩擦力会随着速度的变化而变化。
8 [0 u- d8 V  q$ ~- `: L如果没条件做试验，可以参考机械设计手册软件版，常用资料和数据中的”滑动摩擦因素与速度变化的关系”。

机械神话

载荷决定加速度，载荷决定功率。
1 N% R6 b8 T. E# V
& h  I* \* H2 q3 f4 o* d' k离开载荷来谈电机的加速度是没有意义的，拿着一个电机来谈它的速度是怎么样，扭矩是怎么样，也是毫无意义的，因为它只是空载情况下的状况。由于实际存在多种不确定因素，负载需要的最大力会大于理论计算值，所以设计前期就要考虑系统可能存在峰值载荷，以及传动链本身的损耗。

丽格威

机械大侠：看了你的描述感觉到，没抓住重点，缺乏逻辑性，条理不清。
% ]+ ]: J/ O3 g& H9 E2 H5 Q; n
你所描述的都是伺服系统的设计过程，然而这个过程并不是你描述的这样。任何设计都有其基本的设计流程，伺服系统的设计也不例外。搞设计是抓主要、放次要，实际经验与理论知识相结合的。
' @: a% \' t7 |( `1 i
2 Q0 g7 l& J/ c/ t4 E# c5 \如果完全按照书本的设计，那可就惨了！！！

9 ]' J* M( k8 S/ o可能我的话重了点，请多多包涵！！！
; ]$ @2 F) R% k% e; u8 M' C
[ 本帖最后由 丽格威 于 2008-12-1 14:04 编辑 ]

机械神话

话无轻重之分，丽格威朋友多虑了，直言无妨。
9 p' r( ^1 b1 u- X$ W/ ^- x, I
# p5 X% y% I) ~2 V( N我的标题就是笔记兼讨论，所有内容不讲究系统，不讲究逻辑，所以自然“没有重点和条理不清”了。正如我3楼写的“看到那里是那里，想到那里是那里”。我写这些的目的是希望有一天，自己能系统而不空洞把伺服系统的设计过程写出来，可能只是个梦想，呵呵。
% J) z( Z6 T0 e% s; ]# t  P0 N# a% V* a0 p
本帖主要是自己结合实际进行学习，我没有按照书本来设计（还有，就算按照书本来设计，恐怕也未必是“惨”吧，我照着《机械设计手册》设计了那么多东西，似乎也还能凑合着用，呵呵），另外一个目的就是引起大家的讨论，这个帖子那么多天了，只有丽格威朋友回复，十分感激，也希望您能对我写的或抄的进行点评、指教和批评。
9 w% D. q, F0 J# d4 @. L$ q% R
“任何设计都有其基本的设计流程，伺服系统的设计也不例外。搞设计是抓主要、放次要，实际经验与理论知识相结合的。”丽格威朋友能就这个问题，在此贴或另辟新帖具体谈谈嘛？期待您的回复。再重复一遍，在技术上讲话我喜欢直来直去，所以大家也别客气了。

丽格威

机械朋友：不好意思。我之所以说“看了你的描述感觉到，没抓住重点，缺乏逻辑性，条理不清。”是因为我看了很久，没理出思绪，知道你再说什么？
6 {  @) g& M# m4 u  u* |% w
! M. Z! @7 w4 k4 o你的短信，我看到了。关于“世界名机，一网打尽”是否还有效？说真的，当时是想做，但是没有几个人想看，我都有点心恢意冷了。我不想干巴巴的，冷冰冰的，发个图片什么的交差了事，总想用我自己的观点来点评一下，从我所了解的程度来描述一下，做的有声有色，图文并茂的，可是……
; N1 w  Q; p  L5 M& e% Y7 T: _, Z
唉！我也不知道：是做？还是不做？

机械神话

为什么不做呢？不要想太多，你用自己的观点来点评，本身也是对自己的一次终结，何乐而不为呢？我支持你。

丽格威

主要是时间问题。

你如果有什么要求，就直管讲嘛，我尽力而为。只是你的门槛别设那么高，俺进不去啊！！！！