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Servosysteme können aufgrund von Flexibilität oder Spiel in mechanischen Komponenten mitschwingen. Resonanz kann die Systemleistung beeinträchtigen, hörbare Geräusche verursachen und im Extremfall sogar die Hardware beschädigen.
Beim Servo-Tuning wird die Verstärkung des Reglers eingestellt, um die Leistung des Servos zu optimieren. Mit zunehmender Verstärkung nehmen jedoch normalerweise auch die Anzahl und Schwere der Resonanzen zu.
Mechanische Resonanz entsteht, wenn die Eigenfrequenz des Systems angeregt wird. Wenn das Servo-Feedback eine Komponente der Eigenfrequenz des Systems enthält, wird der der Eigenfrequenz innewohnende Verstärkungsfaktor zur Reglerverstärkung addiert, was zu starken Vibrationen und Instabilität des Servokreises führen kann.
Zu den Optionen zur Reduzierung der Resonanz gehören mechanische Lösungen wie die Verwendung steiferer Kupplungen, Wellen und Antriebskomponenten (Schrauben, Riemen, Getriebe). Dies ist jedoch bei gleichbleibender Leistung und Kosten nur schwer zu erreichen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Verhältnis von Last zu Motorträgheit zu verringern, indem die Lastparameter geändert, ein Motor mit höherer Trägheit oder ein Getriebe mit höherer Untersetzung verwendet wird. Aber Lastparameter lassen sich nur schwer ändern, Servomotoren mit höherer Trägheit (normalerweise größere) erfordern zusätzliches Drehmoment und andere Faktoren spielen bei der Auswahl der Übersetzungsverhältnisse eine Rolle – wodurch diese Auswahl nicht ideal oder einfach nicht durchführbar ist.
Aus Sicht der Servoabstimmung kann die Resonanz durch Reduzierung der Regelverstärkung reduziert oder eliminiert werden. Dies beeinträchtigt jedoch die Leistung des Servos, da seine Bandbreite und damit seine Reaktionsfähigkeit verringert werden. Der einfachste Weg, Resonanzen zu reduzieren und gleichzeitig die höchstmögliche Regelverstärkung beizubehalten, besteht darin, dem Regelkreis einen Filter hinzuzufügen.
Resonanzen können in hohe, mittlere oder niedrige Frequenzen eingeteilt werden, je nachdem, wie nahe sie an der Bandbreite des Regelkreises liegen (oberhalb, nahe bzw. darunter). Bei den meisten Servos kommt es zu hochfrequenten Resonanzen, die sich in einem hohen Quietschen bemerkbar machen. Zwei Arten von Filtern, die üblicherweise für Hochfrequenzresonanzen verwendet werden, sind Kerbfilter und Niederfrequenzfilter.
Notch-Filter
Ein Notch-Filter dämpft oder reduziert einen bestimmten engen Frequenzbereich in der Nähe der Mittenfrequenz (der Trap). Frequenzen oberhalb oder unterhalb des festgelegten Bereichs werden unverändert durchgelassen - ein anderer Begriff für ein Sperrfilter ist daher "Bandstoppfilter". Signale in der Nähe der Trap-Frequenz (Mittenfrequenz) werden stark gedämpft, aber die Dämpfung fällt an beiden Enden des angegebenen Bereichs ab.
Ein Nachteil von Notch-Filtern besteht darin, dass sie unwirksam werden, wenn sich die Resonanzfrequenz erheblich ändert. Änderungen der Resonanzfrequenz können durch Änderungen der Lastträgheit verursacht werden. Beispielsweise ändert sich bei Verteilungsanwendungen die Last, wenn das Produkt verteilt wird. Sie können sich auch mit der Nachgiebigkeit und dem zunehmenden Spiel ändern, wenn mechanische Teile „abgenutzt“ werden und Verbindungen locker werden oder das Spiel zunimmt.
Niederfrequenzfilter
Ein Niederfrequenzfilter dämpft Hochfrequenzsignale, die seine Bandbreite überschreiten, während Niederfrequenzsignale unverändert bleiben. Da sie jedoch auf die Hochfrequenzreaktion des Systems einwirken, können sie die Leistung des Servosystems beeinträchtigen. Und wenn die Problemfrequenz niedrig ist, kann die Verwendung eines Niederfrequenzfilters mit einer Bandbreite nahe der Servoreaktion dazu führen, dass das Servosystem instabil wird. Die meisten Lösungen für Resonanzprobleme verwenden einen oder mehrere Kerbfilter zusammen mit einem Niederfrequenzfilter.
Einige Servoantriebe konfigurieren die Filterparameter in ihrer "Auto Tune"-Funktion. Wenn der Filter nur geringe Auswirkungen auf die Resonanz hat (in der Regel bei Frequenzen unter 500 Hz), können andere Antriebsfunktionen (z. B. die Schwingungsunterdrückung) ihre umständlichen Parametereinstellungen reduzieren.
Die hier beschriebenen Resonanzarten werden „motorseitige Resonanzen“ genannt, da sie zum Motor zurückreflektiert und vom Encoder erfasst werden. Dies bedeutet, dass sie durch Anpassung der Regelkreisverstärkung und Anwendung von Filtern reduziert oder eliminiert werden können.
Eine andere Art von Resonanz wird als "lastseitige Resonanz" bezeichnet. Diese Resonanzen entstehen, wenn die Last oder der Endeffektor aufgrund der Nachgiebigkeit der Verbindung zum Antriebsstrang und Motor schwingt. Lastseitige Resonanzen werden in der Regel nicht vom Geber erfasst und daher auch nicht von der Abstimmung oder Filterung der Servoschleife beeinflusst. Lastseitige Resonanzen treten besonders häufig bei Robotern, Kränen und anderen Konstruktionen mit hohen Auslegerlasten auf.

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1.Was ist ein Schrittmotor und was ist ein Schrittmotortreiber?
Der Schrittmotor ist ein spezieller Motor, der zur Steuerung verwendet wird. Seine Drehung erfolgt Schritt für Schritt in einem festen Winkel (sogenannter „Schrittwinkel“). Sein Merkmal ist, dass es keinen akkumulierten Fehler gibt (Genauigkeit beträgt 100 %), weshalb er weit verbreitet ist . Wird auf verschiedene Steuerungen mit offenem Regelkreis angewendet. Der Betrieb eines Schrittmotors erfordert ein elektronisches Gerät, um ihn anzutreiben. Dieses Gerät ist ein Schrittmotortreiber. Es wandelt das vom Steuersystem gesendete Impulssignal in die Winkelverschiebung des Schrittmotors um. Mit anderen Worten: jedes Mal, wenn das Steuersystem sendet ein Impulssignal. Der Treiber veranlasst den Schrittmotor, sich um einen Schrittwinkel zu drehen. Daher ist die Geschwindigkeit des Schrittmotors proportional zur Frequenz des Impulssignals. Daher kann durch die Steuerung der Frequenz des Schrittimpulssignals die Geschwindigkeit des Motors genau eingestellt werden; durch Steuerung der Anzahl der Schrittimpulse kann der Motor genau positioniert werden.


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2.Was ist Laufwerkssegmentierung?
Um „Unterteilung“ zu verstehen, müssen wir zunächst das Konzept des „Schrittwinkels“ verstehen: Er stellt den Winkel dar, um den sich der Motor jedes Mal dreht, wenn das Steuersystem ein Schrittimpulssignal sendet. Dem Motor wird beim Verlassen des Werks ein Schrittwinkelwert zugewiesen. Der vom Motor 86BYG250A angegebene Wert beträgt beispielsweise 0,9°/1,8 (° bedeutet 0,9° für Halbschrittbetrieb und 1,8° für Vollschrittbetrieb). Schrittwinkel Man kann ihn als „inhärenten Schrittwinkel des Motors“ bezeichnen, der nicht unbedingt der tatsächliche Schrittwinkel ist, wenn der Motor tatsächlich arbeitet. Der tatsächliche Schrittwinkel hängt vom Fahrer ab. Wenn der Schrittmotor von einem Unterteilungstreiber angetrieben wird, wird sein Schrittwinkel kleiner. Wenn der Treiber beispielsweise in einem 10-Unterteilungszustand arbeitet, beträgt sein Schrittwinkel nur ein Zehntel des „eigenen Schrittwinkels des Motors“. zu sagen: „Wenn der Treiber im Vollschrittzustand ohne Unterteilung arbeitet, sendet das Steuersystem einen Schrittimpuls und der Motor dreht sich um 1,8°; wenn der unterteilte Treiber im 10-Schritt-Unterteilungszustand arbeitet, dreht sich der Motor nur.“ 0,18°.“ Dies ist das Grundkonzept der Segmentierung. Die Unterteilungsfunktion wird vollständig vom Treiber* generiert, der den Phasenstrom des Motors genau steuert, und hat nichts mit dem Motor zu tun.
3.Welche Vorteile bietet die Laufwerkssegmentierung? Warum wird die Verwendung der Segmentierungsfunktion empfohlen?
Der Hauptvorteil des geteilten Antriebs besteht darin, dass die niederfrequenten Schwingungen des Motors vollständig eliminiert werden. Niederfrequente Schwingungen sind eine inhärente Eigenschaft von Schrittmotoren (insbesondere reaktiven Motoren) und eine Unterteilung ist die einzige Möglichkeit, sie zu beseitigen. Wenn Ihr Schrittmotor manchmal in der Resonanzzone arbeiten muss (z. B. beim Gehen in einem Bogen), wählen Sie a Unterteilungstreiber. ist die einzige Option. Verbessertes Motorausgangsdrehmoment: Insbesondere bei Drehstrom-Blindmotoren wird das Drehmomentverhältnis ohne Unterteilung um ca. 30-40 % erhöht. Verbesserte Motorauflösung: Da der Schrittwinkel verringert und die Schrittgleichmäßigkeit verbessert wird, ist es selbstverständlich, „die Motorauflösung zu verbessern“. Bei den oben genannten Vorteilen, insbesondere in der Leistung, handelt es sich nicht um eine quantitative Veränderung, sondern um einen qualitativen Sprung. Unseren Aufzeichnungen zufolge wechselten die meisten Benutzer, die ursprünglich nicht segmentierte Laufwerke verwendeten, nach dem Vergleich zu unterteilten Laufwerken. Wir empfehlen Ihnen daher, unterteilte Laufwerke zu wählen.


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4.Was ist ein Hybrid-Schrittmotor, was ist ein reaktiver Schrittmotor und was ist der Unterschied zwischen den beiden?
Reaktivmotoren unterscheiden sich in Struktur und Material und verfügen nicht wie Hybridmotoren über permanentmagnetische Materialien im Inneren. Daher haben Reaktivmotoren keinen Eigenwiderstand, während Hybridmotoren über einen Eigenwiderstand verfügen(Das heißt, es gibt eine gewisse Selbsthemmungskraft, wenn der Motor nicht eingeschaltet ist.). Es gibt Unterschiede im Betriebsverhalten: Hybridmotoren laufen relativ ruhig, haben ein relativ großes Ausgangsdrehmoment und ein geringes Betriebsgeräusch. Es gibt einen Preisunterschied zwischen den beiden Motortypen. Reaktivmotoren sind relativ günstiger als Hybridmotoren.

5.Wie viele Phasen hat ein Schrittmotor? Wie viele Phasen sollte ich wählen?
Die Anzahl der Phasen eines Schrittmotors bezieht sich auf die Anzahl der Spulengruppen im Motor. Derzeit werden üblicherweise zweiphasige, dreiphasige, vierphasige und fünfphasige Schrittmotoren verwendet. Die Anzahl der Motorphasen ist unterschiedlich und auch der Schrittwinkel ist unterschiedlich. Im Allgemeinen beträgt der Schrittwinkel eines Zweiphasenmotors 0,9°/1,8°, eines Dreiphasenmotors 0,75°/1,5° usw. usw bei einem Fünfphasenmotor beträgt 0,36°/0,72°. Wenn kein Unterteilungstreiber vorhanden ist, wählen Benutzer hauptsächlich Schrittmotoren mit unterschiedlicher Phasenanzahl, um ihre eigenen Schrittwinkelanforderungen zu erfüllen. Wenn ein Unterteilungstreiber verwendet wird, wird die „Anzahl der Phasen“ bedeutungslos. Der Benutzer muss nur die Unterteilungsnummer am Treiber ändern, um den Schrittwinkel zu ändern.
6.Ich plane, einen Fünfphasen-Hybrid-Schrittmotor zu wählen. Irgendwelche Vorschläge?
Fünf-Phasen-Hybrid-Schrittmotoren werden langsam abgeschafft. Wenn Sie also einen Fünf-Phasen-Schrittwinkel (0,36°) verwenden müssen, empfehlen wir Ihnen, einen Zwei-Phasen-Hybrid-Schrittmotor und einen passenden Unterteilungstreiber zu wählen. 5 Der Schrittwinkel in Der Unterteilungszustand beträgt ebenfalls 0,36° und der Schrittwinkel nach der Unterteilung ist gleichmäßiger als der inhärente Schrittwinkel der fünf Phasen, mit höherer Positionierungsgenauigkeit, reibungsloserem Betrieb und größerer Leistung.


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Vibrations- und Geräuschprobleme beim Betrieb von Schrittmotoren mit niedrigen Drehzahlen werden oft durch deren Betriebseigenschaften verursacht, diese Probleme können jedoch durch die folgenden Methoden reduziert oder überwunden werden:



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1.Verwendung von Microstep Drive: Microstep Drive ist eine Steuerungsmethode, die es dem Schrittmotor ermöglicht, sich in Schritten zu bewegen, die kleiner als der Standard-Schrittwinkel sind. Diese Methode kann die Vibrationen und Geräusche des Motors während des Betriebs mit niedriger Geschwindigkeit erheblich reduzieren und gleichzeitig die Laufruhe und Genauigkeit der Bewegung verbessern.

2.Fügen Sie einen Dämpfer hinzu: Durch die Installation eines mechanischen Dämpfers an einem Schrittmotor können Vibrationen effektiv reduziert werden. Diese Dämpfer absorbieren die vom Motor erzeugte Vibrationsenergie und reduzieren so Geräusche und Vibrationen.

3.Optimieren Sie die Motorsteuerungsparameter: Durch Anpassen der Stromeinstellungen eines Schrittmotors können auch Vibrationen reduziert werden. Durch die Reduzierung des Betriebsstroms des Motors kann die Drehmomentabgabe des Motors reduziert werden, wodurch Vibrationen und Geräusche reduziert werden. Dies kann sich jedoch auch auf die Leistung des Motors auswirken. Daher müssen Anpassungen vorgenommen und gleichzeitig auf ein ausreichendes Drehmoment geachtet werden.



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4.Verwenden Sie stoßdämpfende Materialien: Durch die Installation stoßdämpfender Materialien wie Gummipads oder stoßdämpfender Pads zwischen dem Motor und der Montageplattform können Vibrationen effektiv isoliert und Geräusche reduziert werden.

5.Wählen Sie einen Hochleistungs-Schrittmotor: Hochwertige Schrittmotoren weisen in der Regel eine bessere Konstruktions- und Fertigungsgenauigkeit auf, wodurch Vibrationen und Geräusche beim Betrieb mit niedrigen Drehzahlen reduziert werden können.

6.Verwenden Sie ein geeignetes Untersetzungsgetriebe: Wenn die Anwendung es zulässt, kann die Verwendung eines Untersetzungsgetriebes die Leistung eines Schrittmotors bei niedriger Drehzahl verbessern. Das Untersetzungsgetriebe kann die Ausgangsdrehzahl des Motors reduzieren und gleichzeitig das Drehmoment erhöhen, wodurch Vibrationen und Geräusche bei niedrigen Drehzahlen reduziert werden.

Durch diese Methoden können die Vibrationen und Geräusche des Schrittmotors bei niedriger Drehzahl effektiv reduziert und seine Gesamtleistung und Lebensdauer verbessert werden.

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