引起伺服電機(jī)抖動(dòng)的可能因素及解決辦法

上周，我們公司的伺服電機(jī)工程師在測(cè)試伺服電機(jī)時(shí)，電機(jī)突然發(fā)生強(qiáng)烈抖動(dòng)。經(jīng)過(guò)排查，也解決了問(wèn)題。我覺(jué)得這個(gè)話題可以值得聊聊，伺服電機(jī)為什么會(huì)抖動(dòng)呢？

1. 控制參數(shù)設(shè)置不當(dāng)

原因：PID參數(shù)不合理（如比例增益過(guò)高）會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)過(guò)度，從而產(chǎn)生抖動(dòng)。

解決方案：調(diào)整PID參數(shù)，逐步降低比例增益或適當(dāng)增加積分、微分控制以減小過(guò)沖；可以進(jìn)行自動(dòng)調(diào)諧或使用專業(yè)儀器來(lái)優(yōu)化控制參數(shù)。

2. 機(jī)械因素

原因：齒輪、聯(lián)軸器或其他機(jī)械傳動(dòng)部件松動(dòng)、間隙過(guò)大或磨損，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)。

解決方案：檢查傳動(dòng)部件的緊固性和磨損情況，及時(shí)更換或維修有問(wèn)題的機(jī)械部件，確保系統(tǒng)緊固可靠，間隙在合理范圍內(nèi)。

3. 系統(tǒng)共振

原因：電機(jī)在特定的頻率下與負(fù)載或機(jī)座產(chǎn)生共振，導(dǎo)致抖動(dòng)現(xiàn)象。

解決方案：嘗試調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速或控制參數(shù)，避開(kāi)共振頻率；在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中加入阻尼或減震器，降低共振的影響。

4. 電氣干擾

原因：外部設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾或驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的電氣噪聲可能影響電機(jī)控制信號(hào)。

解決方案：確保驅(qū)動(dòng)器的電源線和信號(hào)線分開(kāi)布置，使用屏蔽電纜并接地；同時(shí)，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器上安裝抗干擾濾波器，如EMI濾波器，減少外界干擾。

5. 反饋系統(tǒng)問(wèn)題

原因：編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器的反饋信號(hào)不準(zhǔn)確或存在噪聲，導(dǎo)致控制系統(tǒng)無(wú)法正確定位。

解決方案：檢查編碼器或反饋裝置的連接線是否松動(dòng)，確保反饋裝置正常工作；如果編碼器出現(xiàn)故障，考慮更換或重新校準(zhǔn)。

6. 電源問(wèn)題

原因：驅(qū)動(dòng)器的電源電壓不穩(wěn)定，波動(dòng)或過(guò)低，導(dǎo)致電機(jī)控制異常。

解決方案：檢查電源質(zhì)量，確保電壓穩(wěn)定且在驅(qū)動(dòng)器額定范圍內(nèi)；必要時(shí)添加穩(wěn)壓器，避免電壓波動(dòng)引起的電機(jī)抖動(dòng)。

7. 電機(jī)型號(hào)不匹配

原因：電機(jī)的慣量或功率與負(fù)載不匹配，導(dǎo)致電機(jī)難以滿足負(fù)載要求，從而引發(fā)抖動(dòng)。

解決方案：選擇合適功率和慣量的電機(jī)，確保電機(jī)能滿足負(fù)載需求。針對(duì)高慣量負(fù)載的場(chǎng)合，可以增加齒輪減速裝置來(lái)改善慣量匹配。

8. 負(fù)載變化

原因：負(fù)載變化大或運(yùn)行過(guò)程中突然加載，電機(jī)瞬間無(wú)法跟上負(fù)載的變化。

解決方案：針對(duì)負(fù)載變化較大的場(chǎng)合，可適當(dāng)增加系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，避免突然加載；或者選用更高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的伺服電機(jī)。

9. 控制算法不適合

原因：伺服系統(tǒng)的控制算法不適合當(dāng)前應(yīng)用，比如在無(wú)感控制中可能因啟動(dòng)過(guò)程定位不準(zhǔn)確而產(chǎn)生抖動(dòng)。

解決方案：根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的控制算法，如使用帶有啟動(dòng)定位功能的FOC（無(wú)感控制）算法，減少抖動(dòng)。

10. 溫度和環(huán)境因素

原因：環(huán)境溫度過(guò)高或濕度過(guò)大可能會(huì)影響電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的正常工作。

解決方案：確保工作環(huán)境溫度和濕度在設(shè)備的允許范圍內(nèi)，可以在伺服驅(qū)動(dòng)器周圍增加冷卻裝置或散熱風(fēng)扇。