运动控制系统的抗干扰分析
作为自动化设备的核心部分,运动控制系统的可靠性和稳定性直接影响设备的性能,而影响其可靠性和稳定性的主要因素之一就是抗干扰。因此,有效解决干扰问题是运动控制系统设计中的一个重要问题。
伺服电动机
一、干扰现象
在应用中,经常会遇到以下主要干扰现象:
1.当控制系统不发送指令时,电机不规则旋转。
2.当伺服电机停止运动,运动控制器读取电机位置时,电机末端光电编码器反馈的值不规则跳动。
3.当伺服电机运行时,读取的编码器值与指令值不一致,误差值随机且不规则。
4.当伺服电机运行时,读取的编码器值和发出的指令值之间的差值为稳定值或周期性变化。
5.与交流伺服系统共用同一电源的设备(如显示器等)。)不能正常工作。
二、干扰源分析
运动控制系统有两个主要的干扰渠道:
1.信号传输通道发生干扰,干扰通过与系统相连的信号输入通道和输出通道进入;
2.供电系统干扰。
信号传输通道是控制系统或驱动器接收反馈信号并发出控制信号的途径,因为脉冲波会在传输线路上出现延迟、失真、衰减和通冥王追妻:这个小妞有点甜最新章节道干扰,而长线干扰是传输过程中的主要因素。
任何电源和传输线都有内阻,正是这些内阻造成了电源的噪声干扰。如果没有内阻,无论哪种噪声都会被电源短路吸收,线路中也不会产生干扰电压。此外,交流伺服系统驱动器本身也是一个强干扰源,它可以通过电源干扰其他设备。
运动控制系统
第三,抗干扰措施
1.供电系统的抗干扰设计
(1)实行分组供电,如将执行电机的驱动电源和控制电源分开,以防止设备之间的干扰。
(2)噪声滤波器还能有效抑制交流伺服驱动器对其他设备的干扰。该措施能有效抑制上述干扰现象。
(3)采用隔离变压器,考虑到通过变压器的高频噪声主要不是由初级线圈的互感耦合,而是由初级的寄生电容耦合,隔离变压器的初级被屏蔽层隔离,以减小其分布电容,提高抗共模干扰的能力。
2.信号传输通道的抗干扰设计
(1)光电耦合隔离措施
在长距离传输过程中,光电耦合器可以切断控制系统与输入输出通道以及伺服驱动器输入输出通道之间的连接。如果电路中不使用光电隔离,外部峰值干扰信号将进入系统或直接进入伺服驱动装置,导致第一次干扰现象。
光电耦合的主要优点是可以有效抑制尖峰和各种噪声,
从而大大提高信号传输过程中的信噪比。主要原因是:干扰噪声虽然电压幅值大,但能量小,只能形成微弱的电流,而光电耦合器输入部分的发光二极管工作在电流状态,一般传导电流为10-15ma,因此即使有大规模的高干扰,也因为不能提供足够的电流而被抑制。
(2)双绞线屏蔽线的长线传输
信号在传输过程中会受到电场、磁场、接地阻抗等干扰因素的影响,使用接地屏蔽线可以减少电场的干扰。
与同轴电缆相比,双绞线的频带较差,但波阻抗高,抗共模噪声能力强,可以使各小链路的电磁感应干扰相互抵消。
另外,在长距离传输过程中,一般采用差分信号传输来提高抗干扰性能。通过使用双绞线屏蔽线传输,可以有效地抑制第二、第三和第四干扰现象。
(3)接地
接地可以消除电流流经接地线时产生的噪音和电压。除了将伺服系统接地外,信号屏蔽线也应接地,以防止静电感应和电磁干扰。如果没有适当的接地,可能会出现第二种干扰现象。
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