611伺服系统典型负载分析和计算 明确了系统技术指标后,研究被控对象的运动学、动力学 特性,根据对象的具体特点和受载情况选择执行元件。 掌握了一般性硏究方法后,需对负载作定量分析,根据对 象的实际运动规律来建立负载和干扰模型 系统典型负载分析 伺服系统控制特性与被控对象相联系的动力学特性关系极大。 被控对象能否达到预期的运动状况,完全取决于系统的稳态和动 态性能。 系统常见的负载类型有:摩瘵负载、惯性负载、位能负载、弹性 负载以及风阻负载等
6.1.1 伺服系统典型负载分析和计算 明确了系统技术指标后，研究被控对象的运动学、动力学 特性，根据对象的具体特点和受载情况选择执行元件。 掌握了一般性研究方法后，需对负载作定量分析，根据对 象的实际运动规律来建立负载和干扰模型。 一、系统典型负载分析 伺服系统控制特性与被控对象相联系的动力学特性关系极大。 被控对象能否达到预期的运动状况，完全取决于系统的稳态和动 态性能。 系统常见的负载类型有：摩擦负载、惯性负载、位能负载、弹性 负载以及风阻负载等
1.摩擦负载 从接触表面的相对运动形式看,有滑动摩擦与滚动摩擦。在条 件相同的情况下,滚动摩擦力比滑动摩擦力小。 以接触表面之间的润滑条件来看,有干摩擦、粘性摩擦(或称湿 摩擦)和介于两者之间的边界摩擦(俗称半干摩擦)。在条件相同情 况下,干摩擦最大,粘性摩擦小,半干摩擦力介于两者之间。 摩擦力:Fe=fN。 摩擦系数玙与法向压力、接触表面特性、粗糙度、温度、滑动 速度、接触时间等均有关
1.摩擦负载 从接触表面的相对运动形式看，有滑动摩擦与滚动摩擦。在条 件相同的情况下，滚动摩擦力比滑动摩擦力小。 以接触表面之间的润滑条件来看，有干摩擦、粘性摩擦(或称湿 摩擦)和介于两者之间的边界摩擦(俗称半干摩擦)。在条件相同情 况下，干摩擦最大，粘性摩擦小，半干摩擦力介于两者之间。 摩擦力：Fc = f·N。 摩擦系数f与法向压力、接触表面特性、粗糙度、温度、滑动 速度、接触时间等均有关
2惯性负载 物体作变速运动时便有惯性负载产生。当执行元件带动被控对 象沿直线作变速运动时,被控对象存在有惯性力FL F (dvldt) 式中m为被控对象质量;v为运动速度;负号表示惯性力F的方 向始终阻止速度变化。 当系统所带的被控对象作旋转运动时,被控对象形成的惯性负 载转矩为 ML=-JLIde/dt 式中M为惯性负载转矩;J为被控对象绕其转轴的转动惯量; Q为其角速度。J=m2m为质点质量,r为绕轴半径
2.惯性负载 物体作变速运动时便有惯性负载产生。当执行元件带动被控对 象沿直线作变速运动时，被控对象存在有惯性力FL FL = - m (dv/dt) 式中m为被控对象质量；v为运动速度；负号表示惯性力FL的方 向始终阻止速度变化。 当系统所带的被控对象作旋转运动时，被控对象形成的惯性负 载转矩为 ML = - JL[dΩ/dt] ML为惯性负载转矩；JL为被控对象绕其转轴的转动惯量； Ω为其角速度。JL= m mr 2 为质点质量，r为绕轴半径
二、典型系统的综合负载分析和计算 实际伺服系统控制被控对象运动过程中,都要克服多种负载 的影响,因而需要根据各自的运动规律做具体分析和综合。 我们在建立系统动力学方程以及在选择执行元件功率时,需 要把对象所受到的负载换算到执行元件输出轴上。 1负载的传递和转化 般高速运动的执行元件带动相对低速运动的被控对象都需 用减速装置。三级齿轮减速器负载的传递与转化。 22 电机 负载 Z1 Z
二、典型系统的综合负载分析和计算 实际伺服系统控制被控对象运动过程中，都要克服多种负载 的影响，因而需要根据各自的运动规律做具体分析和综合。 我们在建立系统动力学方程以及在选择执行元件功率时，需 要把对象所受到的负载换算到执行元件输出轴上。 1.负载的传递和转化 一般高速运动的执行元件带动相对低速运动的被控对象都需 用减速装置。三级齿轮减速器负载的传递与转化
电机经过三级齿轮减速而带动负载。z1,Z12,…代表各级齿 轮齿数。电机至负载的总速比为i。 M 12 22 11 21 31 传递功率不变原理,有 M M2M=MO L 考虑传动效率η,有 =(减速器消耗的能量 传递的总能量 储能相等,可得 L 2 M L2 2 M 7
电机经过三级齿轮减速而带动负载。Z11，Z12，…代表各级齿 轮齿数。电机至负载的总速比为i 。 12 22 32 1 2 3 11 21 31 2 2 2 (1 ) 1 1 , 2 2 M L M L M M L L L L L M M M L M L M Z Z Z i i i i Z Z Z M M M M M M i J J J J i = = = = = − = = = = 传递功率不变原理，有 考虑传动效率 ，有 减速器消耗的能量 传递的总能量 ， 储能相等，可得