No21浅谈驱动器的噪音.doc

Xing Gaotian No 021伺服之友 伺服应用之窗浅谈驱动器的噪音调试伺服环时，经常出现可闻噪音。噪音源主要来自：l 来自电源，地线的电磁干扰l 来自空间的辐射干扰。通常是来自伺服电机电缆的辐射干扰。l 数字抖动干扰：由位置反馈采样和速度估计产生的干扰l 伺服环不稳定，有轻微的振荡l 机械系统刚性不足，引起共振噪音干扰可能作用于：l 速度环l 电流环调试伺服环时，伺服环的带宽越宽，系统响应越快，越易受干扰，噪音越大。调试伺服环就是在噪音能够容忍的情况下，使伺服环有较好的动态指标。下面讨论减小伺服环噪音的途径。1来自电源、地线的干扰这类干扰的出现通常使伺服环无法工作。系统使能后，伺服电机产生强烈的振动，产生很大的噪音。改变伺服环的参数对减小噪音影响甚微。解决办法：按EMC（电磁兼容）的要求，输入电源要加输入滤波器；系统的接地电阻应小于0.6欧姆（不论系统容量大小，接地线要求大于6 mm2）；系统内部要树杈型接地，避免通过地线交叉干扰。2来自空间的辐射干扰辐射干扰通常来自伺服电机的电缆。系统使能后，产生1620 KHz的高频噪音。改变伺服环的参数只影响噪音的大小，对噪音频率影响甚微。解决办法：按EMC（电磁兼容）的要求，伺服电机电缆必须采用屏蔽电缆，并在电机端屏蔽接地；靠近驱动器端要求接入三相扼流圈（或磁环）；系统反馈电缆，模拟量输入电缆和其它输入信号电缆要求采用双绞屏蔽电缆，并在信号源端屏蔽接地。3判断受干扰的伺服环关断速度环，只有电流环工作：（1）噪音消失或大大减弱：判断是电流环受干扰l 打开电流输入滤波器l 减小零电流增益（对旋转电机）l 减小电机的最小电感量（对直线电机）l 上面的措施无效时，需要重新调试电流环（2）噪音基本不变：判断是速度环受干扰l 降低速度环的带宽l 打开速度反馈滤波器，滤波器的截止频率应大于速度环带宽的4倍。4来自采样引起的数字干扰系统工作正常，输出有数字抖动：l 减小伺服环的带宽l 更换分辨率高的反馈装置，例如正弦编码器l 速度反馈采用观测器（不用速度估计）5系统不稳定产生的噪音这类噪音用降低系统的增益，减小系统的带宽能消失或降低。在系统的快速性与噪音之间进行折中调节。6机械系统刚性不足引起的共振电机脱开负载，噪音消除；电机与机械负载连接，无论如何调试伺服环，噪音不能消除，则噪音是由于机械系统刚性不足引起的共振产生的。（1）调谐型谐振谐振是由机械系统变形引起的。变形通常发生在电机轴和联轴器的扭转中。负载向一个方向转动，而电机向另一个方向转动。运动停止后，两个又反方向转动。电机轴或联轴器一会儿扭转，一会儿又向另一个方向扭转。当黏性阻尼很小时，电机与负载之间的扭转几乎没有能量损失。增加黏性阻尼是消除调谐型谐振的最有效方法。调谐型谐振的特点是系统运动时稳定，在停止运动时开始振动。由于谐振发生在小阻尼情况，因此振动可能随着电机位置的变化而出现或消失，因为有些位置比其它位置的阻尼可能小一些。同样，可能在天冷时是稳定的随着传动部件的变热，黏性阻尼减小而开始振动。一个具有调谐谐振的机器通常会发出纯音调的声音，听起来与音叉的声音非常相似。振动的频率由机械所确定，改变伺服环增益可能改变振动的强度，但不会改变音调。（2）惯量减小型不稳定如果用橡皮条支撑重衣架，如果手移动得足够快（频率足够高），衣架几乎可以保持静止。在这个频率上，总体（手、橡皮条和衣架）的惯量下降为手的惯量。相类似，具有惯量减小型不稳定性的联轴器断开了电机与负载的连接，在高频下惯量下降电动机的惯量。伺服环的增益随着惯量的减小而增大，导致系统不稳定。惯量减小型不稳定型的一个重要特征是振荡频率高，通常远高于电动机与负载的谐振频率。系统振荡频率受伺服环增益的影响而变化，产生畸变的音调。一个具有惯量减小型不稳定型的机器通常会发出粗糙、刺耳的噪音，有时介于雾笛与垃圾处理机的声音之间。（3）消除谐振l 增大电动机惯量与负载惯量的比值是改善谐振问题的最可靠方法。减小负载惯量是增大电动机惯量与负载惯量的比值的最好方法。动机惯量与负载惯量的比值的典型值通常为35，对随动系统通常引起惯量匹配，要求负