伺服系統(tǒng)設(shè)計方法及步驟

　　伺服系統(tǒng)是機電一體化系統(tǒng)，應(yīng)采用機電一體化方法進行設(shè)計。
　　伺服系統(tǒng)設(shè)計，沒有一成不變的答案，也沒有統(tǒng)一的方法來得到答案。不同要求的伺服系統(tǒng)，可采用不同的方法來設(shè)計，因而得到結(jié)構(gòu)不同的伺服系統(tǒng)。即使同樣要求的伺服系統(tǒng)，不同的設(shè)計者也可能采用不同的設(shè)計方法，因而得到不同的設(shè)計方案。
　　伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性，決定了其設(shè)計過程的復(fù)雜性。實際伺服系統(tǒng)的設(shè)計是很難一次成功的，往往都要經(jīng)過多次反復(fù)修改和調(diào)試才能獲得滿意的結(jié)果。下面僅對伺服系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟和方法作一簡單介紹。
　　一、設(shè)計要求分析，系統(tǒng)方案設(shè)計
　　首先對伺服系統(tǒng)的設(shè)計要求進行分析，明確其應(yīng)用場合和目的、基本性能指標(biāo)及其它性能指標(biāo)，然后根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)條件擬定幾種技術(shù)方案，經(jīng)過評價、對比，選定一種比較合理的方案。
　　方案設(shè)計應(yīng)包括下述一些內(nèi)容：控制方式選擇；執(zhí)行元件選擇；傳感器及其檢測裝置選擇；機械傳動及執(zhí)行機構(gòu)選擇等。方案設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計的第一步，各構(gòu)成環(huán)節(jié)的選擇只是初步的，還要在詳細設(shè)計階段進一步修改確定。
　　二、系統(tǒng)性能分析
　　方案設(shè)計出來后，盡管各具體結(jié)構(gòu)參數(shù)還沒有確定，也應(yīng)先根據(jù)基本結(jié)構(gòu)形式對其基本性能進行初步分析。
　　首先畫出系統(tǒng)方框圖，列出系統(tǒng)近似傳遞函數(shù)，并對傳遞函數(shù)及方框圖進行化簡(一般應(yīng)簡化成二階以下系統(tǒng))，然后在此基礎(chǔ)上對系統(tǒng)穩(wěn)定性、精度及快速響應(yīng)性進行初步分析，其中最主要的是穩(wěn)定性分析，如不能滿足設(shè)計要求，應(yīng)考慮修改方案或增加校正環(huán)節(jié)。
　　三、執(zhí)行元件及傳感器的選擇
　　方案設(shè)計只是對執(zhí)行元件及傳感器進行了初步選型，這一步應(yīng)根據(jù)具體速度、負載及精度要求來具體確定執(zhí)行元件及傳感器的參數(shù)和型號。
　　四、機械系統(tǒng)設(shè)計
　　機械系統(tǒng)設(shè)計包括機械傳動機構(gòu)及執(zhí)行機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)及參數(shù)的設(shè)計，設(shè)計中應(yīng)注意消除各種傳動間隙，盡量提高系統(tǒng)剛度、減小慣量及摩擦，尤其在設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)的導(dǎo)軌時要防止會產(chǎn)生“爬行”現(xiàn)象。
　　五、控制系統(tǒng)設(shè)計
　　控制系統(tǒng)沒計包括信號處理及放大電路、校正裝置、伺服電動機驅(qū)動電路等的詳細設(shè)計，如果采用計算機數(shù)字控制，還應(yīng)包括接口電路及控制器算法軟件的設(shè)計?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計中應(yīng)注意各環(huán)節(jié)參數(shù)的選擇及與機械系統(tǒng)參數(shù)的匹配，以使系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定裕度和快速響應(yīng)性，并滿足精度要求。
　　六、系統(tǒng)性能復(fù)查
　　所有結(jié)構(gòu)參數(shù)確定之后，可重新列出系統(tǒng)精確的傳遞函數(shù)，但實際的伺服系統(tǒng)一般都是高階系統(tǒng)，因而還應(yīng)進行適當(dāng)化簡，才可進行性能復(fù)查。經(jīng)過復(fù)查如發(fā)現(xiàn)性能不夠理想，則可調(diào)整控制系統(tǒng)的參數(shù)或修改算法，甚至重新設(shè)計，直到滿意為止。
　　七、系統(tǒng)測試實驗
　　上述設(shè)計與分析都還處于理論階段，實際系統(tǒng)的性能，還需通過測試實驗來確定。測試實驗可在模型實驗系統(tǒng)上進行，也可在試制的樣機上進行。通過測試實驗，往往還會發(fā)現(xiàn)一些問題，必須采取措施加以解決。
　　八、系統(tǒng)設(shè)計定案
　　經(jīng)過上述7個步驟及其中多次反復(fù)而得到滿意的結(jié)果后，可以將設(shè)計方案確定下來，然后整理設(shè)計圖樣及設(shè)計計算說明書等技術(shù)文件，準(zhǔn)備投入正式生產(chǎn)。

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