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Kinco 伺服电机系统在精度齿形皮带定位系统上的应用

时间:2007-1-20栏目:自动化论文

  负载:5 Kg
  
  任务:每分钟定位移动500次,每次不超过20um过冲。
  
  分辨率:1um
  
  配置:齿形皮带(一次共振频率为20Hz),外接直线编码器,带CANbus或Profibus接口的Ecostep伺服。
  
  采用23S31电机(见图1),ECOSTEP100驱动器,外加1um的光电直线编码器。驱动系统的平均功耗约10W,可采用2A x 60VDC的电源。这就构成了一套经济实用的高精度快速定位系统。
  
  图1:23S31电机
  
  23S31伺服电机通过齿形同步皮带拖动负载,直线编码器安装在直线平台上,直线编码器输出接ECOSTEP100的主编码器接口(master encoder),通过ECOSTEP100内部的编程设置,可以使伺服系统基于直线编码器的反馈信号做位置环控制,其分辨率取决于直线编码器的分辨率。
  
  我们可以把这套齿形皮带系统与传统的丝杠系统做一个性能对比。假如同步带轮周长为125mm,而丝杠导程为10mm,那么从图2可以看到:当位移小于15mm时,皮带系统会稍慢一点,但如果位移较长,那么皮带系统会快得多。控制器最大的挑战是解决两个物体之间因为配合问题产生的共振,它通常会导致50ms左右的定位延迟(见图3)。为了达到更好的性能,我们采用一个可调整的低通滤波器做前置反馈控制(feed forward control)
  
  图2:定位时间与行程曲线
  
  红色表示125mm带轮的皮带系统,绿色表示10mm导程的丝杠系统
  
  图3:0.5mm的单步响应
  
  红色表示正常的输入值,绿色表示负载实际的定位响应值

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