关于步进电机的滞后:
1、脉冲编码器的输出延迟 Td = 2Π/(4ωN)
对于国内流行的2500线编码器,如果转速为3000转/分的话其延迟时间不大于2uS。如果是30转呢,这个时间就会达到200uS。
上述情况是在编码器初始相位差最大的情况下计算的,如果初始相位很小,则无论在多高转速下这一延迟时间都有可能接近0。
2、任何惯性系统在激励开始到动作完成都回有滞后。
抛开复杂的自动控制理论和拖动基础理论,有两个基本的物理学公式就能解释这一现象:
S = (1/2)at^2
F = ma
如果系统位移确定(可以认为是编码器一个脉冲对应的角位移2Π/(4N)
那么延迟时间 t = SQRT(2S/a)= SQRT(Π/(aN)
----------只与加速度a有关系
而加速度 a = F/M
分解其中F 中包括的动力矩 Fd 和阻力矩 Fr:
a = (Fd - Fr)
这里面转动惯量M (似乎应为J,记不清楚了,用质量代替也应该能看懂) 可以计算出来,其中电机厂家都提供转子惯量。
动力矩Fd可以参照电机厂家提供的额定电流下的矩频特性曲线------不要只了解静力矩,这个参数意义不是很大,步进电机超过600转/分以后转矩急剧下降,一般1200转/分的时候只有初始力矩的20%左右。
至于阻力矩,与整个系统传动过程中各个环节的摩擦系数和负载大小有关,计算起来十分复杂(据我了解,目前应用计算方法确定这一参数的人很少)。
3、一个给定的步进电机驱动系统从启动到指定位置的时间,不只与加速度有关,还与在指定位置的运行速度有关,假定距离很短,系统不仅要升速,还要降速,否则系统会有很大的过冲(俗成步进电机的越步)。即使是交流饲服系统,这一过程也是不可避免的,尽管交流饲服系统有很强的过载能力,就算你的控制算法极为优秀,但像冲击钻一样的运动过程是大多数应用都难以承受的。因此,一个系统对于阶约激励的响应速度,是评价系统优劣的重要指标,但不是唯一指标。 |