Kinco 伺服电机系统在精度齿形皮带定位系统上的应用_自动化论文

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 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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