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歐瑞傳動絕對值伺服驅動系統

文：劉滿柏2014年第二期

　　歐瑞傳動研發部配合市場需要于2013年成功推出了采用絕對值編碼器伺服電機的絕對值型伺服系統。該產品在研發階段就受到各方的關注，產品一經發布得到了以數控機械為代表的客戶的廣泛好評。目前此產品已經成功應用到高精度數控銑和六自由度機械手上。

　　該產品是歐瑞自主研發，具有完全自主知識產權的高性能伺服驅動器。歐瑞絕對值伺服按系列分屬于SD10系列，基本性能、通用功能與SD10增量式伺服一致，包含位置模式、速度模式、轉矩模式；此外還支持模擬量控制模式。具備分頻輸出功能，離線、在線慣量識別功能以及振動抑制功能。系統剛性強、響應速度快、速度波動范圍小、穩定性好。

　　采用絕對值編碼器的伺服系統相較于傳統的伺服系統有如下三個突出優點，分別是：精準度高、具有多圈位置記憶功能以及掉電位置記憶功能。這些特性應用在以六自由度機械手臂為代表的前沿自動化裝備上提高了裝備的可靠性和穩定性。首先，標配17絕對值編碼器，其單圈分辨率精度達到了0.0027度，高出傳統的2500線編碼器的分辨率精度13倍。這極大地提高了伺服系統的低速穩定性和精準性。絕對值編碼器附帶的多圈位置記憶功能，擴展了系統定位能力，系統位置可以不用再依靠外部定位裝置。掉電位置記憶功能，賦予了系統具有實時定位功能。理論上系統可以上電后直接進行前面未完成而無需新的位置初始化定位功能。這既節省了時間又方便了上位控制器的開發工作。如圖1、圖2所示。

圖1 全系類產品展示圖2 絕對值伺服驅動器在各種六自由度機械手上的應用圖

　　其中震動抑制功能較為突出，其重點消除機械系統在運行過程中引發的自身的共振。這一現象在六自由度機械手上尤為突出，并且廣泛存在。當此功能不存在，并且各關節驅動系統參數調整不合適的情況下極易出現端部抖動嚴重時伴有電磁嘯叫聲的現象。這一現象有兩個原因引起的，一是系統共振，二是系統加減速不平滑。良好的S曲線功能能夠有效地降低系統因為啟停沖擊帶來的抖動，但是不能完全消除系統在穩態時的震顫以及電磁嘯叫聲。震動抑制功能就是在系統運行之初通過算法預估出機械共振的頻率點，在系統運行過程中通過特殊的算法將此共振頻率從系統中濾除或使其幅值降低到一個特定的范圍，借此可以有效地減弱甚至完全阻止系統進入共振頻率，從而消除系統共振，進而提高整個自動化系統的穩定性和可靠性。

　　圖3與圖4是對算法進行Matlab仿真的結果，從圖中可以明顯看出，引入共振抑制之后，高次諧波被濾除，達到實驗目的。