時(shí)間:2020-07-24 14:53:56來(lái)源:
為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)選擇旋轉(zhuǎn)編碼器取決于許多因素,其中主要是應(yīng)用的精度要求,無(wú)論是位置和/或速度控制。在決定選擇哪個(gè)編碼器之前,請(qǐng)考慮最重要的因素,包括:
定位精度;速度穩(wěn)定;可聞的噪音;電力流失;帶寬,決定驅(qū)動(dòng)器命令信號(hào)響應(yīng)
定位精度僅取決于應(yīng)用要求。例如,旋轉(zhuǎn)變壓器大多數(shù)每轉(zhuǎn)一個(gè)信號(hào)周期。因此,位置分辨率非常有限,精度通常在±500“(弧秒)范圍內(nèi),假設(shè)驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備中的插補(bǔ)通常導(dǎo)致每轉(zhuǎn)總共16,384個(gè)位置。
另一方面,許多旋轉(zhuǎn)編碼器中的感應(yīng)掃描系統(tǒng)將提供明顯更高的分辨率,通常在每轉(zhuǎn)32個(gè)信號(hào)周期的范圍內(nèi),導(dǎo)致±280“的精度。在這種情況下,插值是編碼器內(nèi)部的,每轉(zhuǎn)產(chǎn)生131,072個(gè)位置。
光學(xué)旋轉(zhuǎn)編碼器基于非常精細(xì)的刻度,通常每轉(zhuǎn)2048個(gè)信號(hào)周期,因此內(nèi)部插值電子設(shè)備甚至可以實(shí)現(xiàn)更高的分辨率。這里的輸出分辨率為25位,每轉(zhuǎn)33,554,432絕對(duì)位置,精度范圍為±20“。
為確保平穩(wěn)的驅(qū)動(dòng)性能,編碼器必須在每次旋轉(zhuǎn)時(shí)提供大量測(cè)量步驟作為拼圖的第一部分。但是,工程師還必須注意編碼器信號(hào)的質(zhì)量。為了獲得高分辨率,必須對(duì)掃描信號(hào)進(jìn)行插值。掃描不充分,測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)污染以及信號(hào)調(diào)節(jié)不足會(huì)導(dǎo)致信號(hào)偏離理想形狀。在插值期間,可能發(fā)生錯(cuò)誤,其周期性循環(huán)在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)。因此,一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)的這些位置誤差也稱為“插值誤差”。對(duì)于高質(zhì)量編碼器,這些誤差通常是信號(hào)周期的1%到2%。
插值誤差對(duì)定位精度產(chǎn)生不利影響,并且還顯著降低了驅(qū)動(dòng)器的速度穩(wěn)定性和可聽(tīng)噪聲行為。速度控制器根據(jù)誤差曲線計(jì)算用于制動(dòng)或加速驅(qū)動(dòng)器的額定電流。在低進(jìn)給速率下,進(jìn)給驅(qū)動(dòng)滯后于插補(bǔ)誤差。在增加的速度下,插值誤差的頻率也增加。由于電機(jī)只能跟隨控制帶寬內(nèi)的誤差,因此其對(duì)速度穩(wěn)定性行為的影響會(huì)隨著速度的增加而降低。然而,電動(dòng)機(jī)電流的擾動(dòng)繼續(xù)增加,這導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器在高控制環(huán)路增益時(shí)產(chǎn)生噪聲。
更高的分辨率和精度還可以減少發(fā)熱和功率損耗方面的電機(jī)電流干擾。
帶寬(相對(duì)于命令響應(yīng)和控制可靠性)可以通過(guò)電機(jī)軸和編碼器軸之間的耦合的剛性以及耦合的固有頻率來(lái)限制。編碼器有資格在指定的加速范圍內(nèi)運(yùn)行。值通常為55至2,000Hz。但是,如果應(yīng)用或安裝不良導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間的共振,則會(huì)限制性能并可能損壞編碼器。
固有頻率取決于定子耦合設(shè)計(jì)。該頻率需要盡可能高以獲得最佳性能。關(guān)鍵是要確保編碼器的軸承和電機(jī)軸承盡可能接近完美對(duì)齊。電機(jī)軸和編碼器的匹配錐度確保了與中心線的完美對(duì)齊。
這種機(jī)械配置將使得保持扭矩比標(biāo)準(zhǔn)空心軸編碼器大約高4倍,該編碼器具有2個(gè)安裝的凸片定子聯(lián)軸器。這將延長(zhǎng)編碼器的軸承壽命,并提供出色的固有頻率/加速性能。此外,此配置實(shí)際上將消除對(duì)驅(qū)動(dòng)器帶寬的任何限制。
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