伺服電機發(fā)生噪聲和不穩定維修分析

客戶(hù)在一些機器人上使用伺服電機時(shí)，經(jīng)常會(huì )發(fā)生噪聲過(guò)大，電機帶動(dòng)負載運轉不穩定等現象，出現此問(wèn)題時(shí)，許多使用者的第一反應就是伺服電機質(zhì)量不好，因為有時(shí)換成其他電機來(lái)拖動(dòng)負載，噪聲和不穩定現象卻反而小很多。表面上看，確實(shí)是伺服電機的原故，但我們仔細分析伺服電機的工作原理后，會(huì )發(fā)現這種結論是完quan錯誤的。

　　機器人交流伺服系統包括：伺服驅動(dòng)、伺服電機和一個(gè)反饋傳感器（一般伺服電機自帶光學(xué)編碼器）。所有這些部件都在一個(gè)控制閉環(huán)系統中運行：驅動(dòng)器從外部接收參數信息，然后將一定電流輸送給機器人伺服電機，

　　通過(guò)電機轉換成扭矩帶動(dòng)負載，負載根據它自己的特性進(jìn)行動(dòng)作或加減速，傳感器測量負載的位置，使驅動(dòng)裝置對設定信息值和實(shí)際位置值進(jìn)行比較，然后通過(guò)改變電機電流使實(shí)際位置值和設定信息值保持一致，當負載突然變化引起

　　速度變化時(shí)，編碼器獲知這種速度變化后會(huì )馬上反應給伺服驅動(dòng)器，驅動(dòng)器又通過(guò)改變提供給伺服電機的電流值來(lái)滿(mǎn)足負載的變化，并重新返回到設定的速度。

　　機器人交流伺服系統是一個(gè)響應非常高的全閉環(huán)系統，負載波動(dòng)和速度較正之間的時(shí)間滯后響應是非?？斓?，此時(shí)，真正限制了系統響應效果的是機器人連接裝置的傳遞時(shí)間。

　　在此舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：有一臺機器人，是用伺服電機通過(guò)V形帶傳動(dòng)一個(gè)恒定速度、大慣性的負載。整個(gè)系統需要獲得恒定的速度和較快的響應特性，分析其動(dòng)作過(guò)程：

　　當驅動(dòng)器將電流送到電機時(shí)，電機立即產(chǎn)生扭矩；一開(kāi)始，由于V形帶會(huì )有彈性，負載不會(huì )加速到像機器人電機那樣快；伺服電機會(huì )比負載提前到達設定的速度，此時(shí)裝在電機上的編碼器會(huì )削弱電流，繼而削弱扭矩；隨著(zhù)V型帶張力的不斷增加會(huì )使電機速度變慢，此時(shí)驅動(dòng)器又會(huì )去增加電流，周而復始。

　　在此例中，系統是振蕩的，電機扭矩是波動(dòng)的，負載速度也隨之波動(dòng)。其結果當然會(huì )是噪音、磨損、不穩定了。不過(guò)，這都不是由伺服電機引起的，這種噪聲和不穩定性，是來(lái)源于機器人傳動(dòng)裝置，是由于伺服系統反應

　　速度（高）與機器人傳遞或者反應時(shí)間（較長(cháng)）不相匹配而引起的，即伺服電機響應快于系統調整新的扭矩所需的時(shí)間。

　　找到了問(wèn)題根源所在，再來(lái)解決當然就容易多了，針對以上例子，您可以：

　?。?）增加機器人剛性和降低系統的慣性，減少機器人傳動(dòng)部位的響應時(shí)間，如把V形帶更換成直接絲桿傳動(dòng)或用齒輪箱代替V型帶。

　?。?）降低伺服系統的響應速度，減少伺服系統的控制帶寬，如降低伺服系統的增益參數值。

　　當然，以上只是噪聲，不穩定的原因之一，針對不同的原因，會(huì )有不同的解決辦法，如由機器人共振引起的噪聲，在伺服電機方面可采取共振抑制，低通濾波等方法，總之，噪聲和不穩定的原因，基本上都不會(huì )是由于伺服電機本身所造成。