【机械】运动控制系统的“腰”——传动链的刚性

 

无论对于体育运动还是设备运控,“核心力量”都是至关重要的。对于设备运控系统来说,尽管系统动力源来自电机和...





无论对于体育运动还是设备运控,“核心力量”都是至关重要的。对于设备运控系统来说,尽管系统动力源来自电机和驱动器,并且通过先进的数字化控制系统操控,但其运动力往往仍然需要借助传统机械机构的传动链传导到最终负载端,从而实现对负载运动的操控。



机械传动的刚性,其实说的是运动作用力从动力源输出到负载受力响应的速度,这个响应速度越快,就是刚性越好,反之刚性如果较差,就说明动力源与负载之间的力(或力矩)的传递有延时和迟滞的效应,负载不能及时获得运动所需要的动力。


如果传动机构的刚性表现比较“软”,在力的传递响应上比较“无力”,无法有效的将电机驱动力传导到负载上,就会带来电机动力多余的能量消耗,影响速度、精度和动态响应。在设备调试运行时,经常发生的电机抖动和嚣叫,往往都属于这种情况。


中间传动机构的刚性不足,通常表现为“弹性”和“间隙”,而无论哪一种,其首先必然是制约控制精度和动态响应速度的。


而对于现在的数字式闭环运控系统,比较严重的情况是,由于中间动力传递环节“刚度”不够,电机不断增加动力输出调整,却仍然无法达到系统设定的目标值,长时间运行可能导致驱动或电机的损坏,这个和跑步时核心力量控制不佳却玩儿命发力导致的运动受伤是一个道理的。

所以,我们都知道“腰”在人体运动中的重要性,对于设备运控系统也是一样,除了关注动力源和控制系统,更要注重其“核心力量”的打造,这个“核心”,就是运控传动机构,其“力量”的体现,就是传动链的“刚性”。






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