ch10 精密機(jī)械伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第十章第十章 精密機(jī)械伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)精密機(jī)械伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在進(jìn)行點(diǎn)、線、面或空間曲面測量和精密定位時(shí)，精密機(jī)械系統(tǒng)需要作各種運(yùn)動(dòng)，如直線運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)、空間運(yùn)動(dòng)等。這些運(yùn)動(dòng)需要驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置和控制裝置構(gòu)成一個(gè)伺服系統(tǒng)來達(dá)到各種精密運(yùn)動(dòng)的目的。運(yùn)動(dòng)的控制往往要用計(jì)算機(jī)來完成。 一、伺服系統(tǒng)的分類一、伺服系統(tǒng)的分類分類名稱特點(diǎn)按控制按控制特點(diǎn)分特點(diǎn)分 點(diǎn)位控點(diǎn)位控制制 點(diǎn)位控制系統(tǒng)是指控制點(diǎn)與點(diǎn)之間位置，而對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡沒有嚴(yán)格規(guī)定，如精密定位工作臺(tái)的定位。 連續(xù)控連續(xù)控制系統(tǒng)制系統(tǒng) 連續(xù)控制系統(tǒng)則是用控制裝置連續(xù)控制兩個(gè)軸或多個(gè)軸同時(shí)連續(xù)運(yùn)動(dòng)、實(shí)現(xiàn)平面或空間曲面內(nèi)的精密定位 按控制按控制

2、技術(shù)分技術(shù)分開環(huán)伺開環(huán)伺服系統(tǒng)服系統(tǒng) 控制裝置發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令脈沖后，無法確定運(yùn)動(dòng)的預(yù)期目標(biāo)是否達(dá)到要求。適用于對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和定位精度要求不高的場合 閉環(huán)伺閉環(huán)伺服系統(tǒng)服系統(tǒng) 閉環(huán)伺服系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)相比，增加了檢測裝置，可以隨時(shí)測出工作臺(tái)的實(shí)際位移，并將測得值反饋到數(shù)學(xué)控制裝置中與指令信號(hào)進(jìn)行比較，用比較后的差值進(jìn)行控制。閉環(huán)伺服系統(tǒng)按反饋和比較方式不同分為脈沖比較式、幅度比較式、相位比較式等。閉環(huán)伺服系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。檢測裝置的精度是影響閉環(huán)伺服系統(tǒng)精度的主要因素。 10.1 概述概述開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng) 控制裝置發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令脈沖后，無法確定運(yùn)動(dòng)的預(yù)期目標(biāo)是否達(dá)到要求。適用于對(duì)運(yùn)動(dòng)

3、速度和定位精度要求不高的場合閉環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖工作臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器伺服電動(dòng)機(jī)減速器轉(zhuǎn)角傳感器輸入指令速度傳感器閉環(huán)伺服控制閉環(huán)伺服控制 針對(duì)伺服系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)（如電動(dòng)機(jī)的輸出速度或角位移等）進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)的控制方法半閉環(huán)控制半閉環(huán)控制復(fù)合控制系統(tǒng)復(fù)合控制系統(tǒng)G1(s)G2(s)E(s)C(s)-+R(s)Gc(s)G1(s)G2(s)C(s)-+R(s)Gc(s)N(s)-E(s)干擾量補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制干擾量補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制輸入量補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制輸入量補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制設(shè)計(jì)要求及性能指標(biāo)設(shè)計(jì)要求及性能指標(biāo)1.穩(wěn)定性伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指當(dāng)作用在系統(tǒng)上的干擾消失以后，系統(tǒng)能夠恢復(fù)到原來穩(wěn)定狀態(tài)的能力；或者當(dāng)

4、給系統(tǒng)一個(gè)新的輸入指令后，系統(tǒng)達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力。2.系統(tǒng)精度伺服系統(tǒng)精度指的是輸出量復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)要求的精確程度，以誤差的形式表現(xiàn)，可概括為動(dòng)態(tài)誤差、穩(wěn)態(tài)誤差和靜態(tài)誤差三個(gè)方面組成。 3.響應(yīng)特性響應(yīng)特性指的是輸出量跟隨輸入指令變化的反應(yīng)速度，決定了系統(tǒng)的工作效率。響應(yīng)速度與許多因素有關(guān)，如計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的阻尼和質(zhì)量等。4.安全性過渡過程及性能指標(biāo)過渡過程及性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)過程及性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)過程及性能指標(biāo)設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟交流(AC)伺服電動(dòng)機(jī)直流(DC)伺服電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電機(jī)其它電機(jī)雙金屬片形狀記憶合金壓電元件其它電磁鐵及其它與材料有關(guān)氣壓馬達(dá)氣 缸液壓馬達(dá)油 缸電動(dòng)機(jī)電磁式液壓式

5、氣壓式執(zhí)行元件二、伺服驅(qū)動(dòng)裝置二、伺服驅(qū)動(dòng)裝置常用的驅(qū)動(dòng)裝置有：常用的驅(qū)動(dòng)裝置有： 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 它用電脈沖控制，每輸入一個(gè)脈沖，電機(jī)就移進(jìn)一步，可以改變脈沖頻率在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可以點(diǎn)動(dòng)，也可以連續(xù)動(dòng)，可正轉(zhuǎn)也可反轉(zhuǎn)，停機(jī)時(shí)有自鎖能力，它的步距角和轉(zhuǎn)速不受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響，也不受環(huán)境影響，僅與脈沖頻率有關(guān)。 步距誤差不累積，一般在15以內(nèi)。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)超調(diào)或振蕩，要注意低頻時(shí)振動(dòng)對(duì)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響，突然起動(dòng)時(shí)有滯后。 直流電機(jī)直流電機(jī) 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，改變驅(qū)動(dòng)電壓可以改變轉(zhuǎn)速，也能換向，控制方便，驅(qū)動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，但不能自鎖，控制精度不如步進(jìn)電機(jī)。 同步電機(jī)同步電機(jī) 同步電

6、機(jī)一般用于同步控制的場合。 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)是近年來應(yīng)用越來越廣泛的驅(qū)動(dòng)器。它分辨力高，可達(dá)納米級(jí)，控制簡單，但驅(qū)動(dòng)范圍較小。此外該驅(qū)動(dòng)無摩擦、不發(fā)熱，但有滯后和漂移現(xiàn)象。三、機(jī)械傳動(dòng)裝置三、機(jī)械傳動(dòng)裝置 伺服系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)裝置有齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、絲杠傳動(dòng)、彈性傳動(dòng)、摩擦傳動(dòng)等。 傳動(dòng)裝置的作用是傳遞轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，要求能使工作臺(tái)靈敏、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地跟蹤指令，實(shí)現(xiàn)精確移動(dòng)。（1）機(jī)械傳動(dòng)裝置的選擇）機(jī)械傳動(dòng)裝置的選擇 選擇機(jī)械傳動(dòng)裝置的主要依據(jù)是工作臺(tái)的定位分辨力和定位精度。 將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)或絲杠傳動(dòng)相結(jié)合，可以達(dá)到微米甚至亞微米級(jí)的分辨力，當(dāng)

7、要求位移傳動(dòng)分辨力更高時(shí)由于這幾種傳動(dòng)具有摩擦，有間隙和空程及爬行，很難達(dá)到要求。當(dāng)要求分辨力達(dá)到0.10.01m量級(jí)時(shí)可采用摩擦傳動(dòng)和彈性傳動(dòng)；而當(dāng)要求納米級(jí)的位移分辨力時(shí)，常采用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)與彈性傳動(dòng)相結(jié)合。如壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)與柔性鉸鏈傳動(dòng)相組合等。（2）機(jī)械傳動(dòng)裝置的減速比）機(jī)械傳動(dòng)裝置的減速比 在伺服控制系統(tǒng)中，要求輸入指令驅(qū)使工作臺(tái)從某一速度變到另一速度時(shí)，電動(dòng)機(jī)應(yīng)能提供最大加速度，即要求工作臺(tái)迅速響應(yīng)指令。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使加速度達(dá)到最大值，即存在最佳轉(zhuǎn)速比。電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為I，電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為Mm，則由加速度公式 ，求得最佳轉(zhuǎn)速比為 最大角加速度為mMImLMiII22mmML

8、MI I（3）機(jī)械傳動(dòng)裝置的動(dòng)力設(shè)計(jì) 動(dòng)力系統(tǒng)要能提供足夠的力矩和功率，以使工作臺(tái)能跟隨指令運(yùn)動(dòng)。則需滿足動(dòng)力平衡方程 （4-62）式中，Mj為電動(dòng)機(jī)軸加速力矩；Mf為摩擦力矩；ML為載荷力矩。mjfLMMMM（4）剛度計(jì)算 由于機(jī)械傳動(dòng)裝置中存在著摩擦和各個(gè)零部件都會(huì)有一定柔性，因而在輸入指令開始驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)，由于傳動(dòng)環(huán)節(jié)的彈性變形，將導(dǎo)致工作臺(tái)不能立即跟隨指令移動(dòng)，從而造成一定的失動(dòng)量，影響定位精度。而當(dāng)工作臺(tái)低速運(yùn)行時(shí)，由于傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦及剛度和導(dǎo)軌的摩擦又會(huì)造成爬行而使運(yùn)動(dòng)不均勻，同時(shí)剛度還影響固有頻率?？倐鲃?dòng)比的確定伺服電動(dòng)機(jī)的伺服變速功能在很大程度上代替了傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)中的變速機(jī)構(gòu),

9、只有當(dāng)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍滿足不了系統(tǒng)要求時(shí),才通過傳動(dòng)裝置變速 在伺服系統(tǒng)中,通常采用負(fù)載角加速度最大負(fù)載角加速度最大原則選擇總傳動(dòng)比,以提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度。傳動(dòng)模型如圖示。 設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，提高系統(tǒng)快速性設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，提高系統(tǒng)快速性圖2-1 電機(jī)、傳動(dòng)裝置和負(fù)載的傳動(dòng)模型JmiJLMGLmLTLFJm電動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；m電動(dòng)機(jī)M的角位移；i齒輪系G的總傳動(dòng)比。JL負(fù)載L的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；L負(fù)載L的角位移；TLF 阻抗轉(zhuǎn)矩；已知量，設(shè)計(jì)傳動(dòng)比，使加速度最大已知量，設(shè)計(jì)傳動(dòng)比，使加速度最大傳動(dòng)關(guān)系傳動(dòng)關(guān)系式中: 電動(dòng)機(jī)的角位移、角速度、角加速度；LmLmLmi mmm 、LLL 、JmiJL

10、MGLmLTLF負(fù)載的角位移、角速度、角加速度。 TLF換算到電動(dòng)機(jī)軸上的阻抗轉(zhuǎn)矩為TLF / i ； JL換算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為JL/i2。 設(shè)Tm為電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩,在忽略傳動(dòng)裝置慣量的前提下,根據(jù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方程,電動(dòng)機(jī)軸上的合轉(zhuǎn)矩Ta為iTTTLFma(2-2)LmLFmLJiJTiT2 則mLmiJJ )(2LLmiiJJ )(2式(2-2)中若改變總傳動(dòng)比i,則也隨之改變。根據(jù)負(fù)載角加速度最大的原則,令 ,則解得若不計(jì)摩擦,即TLF0, 則 L 0/didL mLmLFmLFJJTTTTi2mLmmLLmLTiTTTJJi 或/.機(jī)械系統(tǒng)性能分析機(jī)械系統(tǒng)性能分析1 數(shù)學(xué)模型的建立

11、在圖示的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中,電動(dòng)機(jī)通過兩級(jí)減速齒輪G1、G2、G3、G4及絲杠螺母副驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)作直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)J1為軸部件和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；J2、J3為軸、部件構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； K1、K2、K3分別為軸、的扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù)； K為絲杠螺母副及螺母底座部分的軸向剛度系數(shù)； m為工作臺(tái)質(zhì)量； C為工作臺(tái)導(dǎo)軌粘性阻尼系數(shù)； T1、T2、T3分別為軸、的輸入轉(zhuǎn)矩。J3 T3 K3軸軸軸T1xiG1J1 K1G3G2G4J2 T2 K2mCKxoJ3 T3 K3軸軸軸T1xiG1J1 K1G3G2G4J2 T2 K2mCKxo建立該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,首先是把機(jī)械系統(tǒng)中各基本物理量折算到傳動(dòng)鏈中的某

12、個(gè)元件上（本例是折算到軸上）,使復(fù)雜的多軸傳動(dòng)關(guān)系轉(zhuǎn)化成單一軸運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)化前后的系統(tǒng)總機(jī)械性能等效系統(tǒng)總機(jī)械性能等效； 然后,在單一軸基礎(chǔ)上根據(jù)輸入量和輸出量的關(guān)系建立它的輸入/輸出數(shù)學(xué)表達(dá)式（即數(shù)學(xué)模型）。對(duì)該表達(dá)式進(jìn)行的相關(guān)機(jī)械特性分析就反映了原系統(tǒng)的性能。在該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立過程中,我們分別針對(duì)不同的物理量（如J、K、）求出相應(yīng)的折算等效值。333322221111TdtdJTTdtdJTTdtdJT1122TzzT 1. 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算把軸、上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和工作臺(tái)的質(zhì)量都折算到軸上,作為系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。設(shè)T1 、 T2 、 T3分別為軸、的負(fù)載轉(zhuǎn)矩, 1、2、3分別為軸、的角速度,v

13、為工作臺(tái)位移時(shí)的線速度,z1 , z2 , z3 , z4分別為四個(gè)齒輪的齒數(shù)。 （1） 、軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算。 根據(jù)動(dòng)力平衡原理,、軸的力平衡方程分別是 1212zz把T2和2值代入整理得34312432132221122121)()()()(TzzdtdzzzzJTTzzdtdzzJTJ3 T3 K3軸軸軸T1xiG1J1 K1G3G2G4J2 T2 K2mCKxo（2） 將工作臺(tái)質(zhì)量折算到軸。在工作臺(tái)與絲杠間,T3 驅(qū)動(dòng)絲杠使工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)動(dòng)力平衡關(guān)系有v 工作臺(tái)的線速度； L 絲杠導(dǎo)程。所以絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)一周所做的功等于工作臺(tái)前進(jìn)一個(gè)導(dǎo)程時(shí)其慣性力所做的功。LdtdvmT)(23J3 T3

14、K3軸軸軸T1xiG1J1 K1G3G2G4J2 T2 K2mCKxo又根據(jù)傳動(dòng)關(guān)系有 把v值代入上式整理后得143213)(22zzzzLLvdtdmzzzzLT14321232J3 T3 K3軸軸軸T1xiG1J1 K1G3G2G4J2 T2 K2mCKxo（3） 折算到軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。消去中間變量并整理后求出電機(jī)輸出的總轉(zhuǎn)矩T1為 為系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（或質(zhì)量）折算到軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,其中 ,分別為、軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和工作臺(tái)質(zhì)量折算到軸上的折算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。224321243213221211224321243213221211)2()()()()2()()()(LzzzzmzzzzJzz

15、JJJdtdLzzzzmzzzzJzzJJT2243212432132212)2()(,)(,)(LzzzzmzzzzJzzJ 即絲杠轉(zhuǎn)一周T3所作的功,等于工作臺(tái)前進(jìn)一個(gè)導(dǎo)程時(shí)其阻尼力所作的功。根據(jù)力學(xué)原理和傳動(dòng)關(guān)系有式中: C工作臺(tái)導(dǎo)軌折算到軸上的粘性阻力系數(shù),其值為 2. 粘性阻尼系數(shù)的折算 當(dāng)工作臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),軸的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T3完全用來克服粘滯阻尼力的消耗?？紤]到其他各環(huán)節(jié)的摩擦損失比工作臺(tái)導(dǎo)軌的摩擦損失小得多,故只計(jì)工作臺(tái)導(dǎo)軌的粘性阻尼系數(shù)只計(jì)工作臺(tái)導(dǎo)軌的粘性阻尼系數(shù)C。據(jù)工作臺(tái)與絲杠之間的動(dòng)力平衡關(guān)系有T32=CvL112234121)2()(CCLzzzzTCLzzzzC22341

16、2)2()(3. 彈性變形系數(shù)的折算機(jī)械系統(tǒng)中各元件在工作時(shí)受力或力矩的作用,將產(chǎn)生軸向伸長、壓縮或扭轉(zhuǎn)等彈性變形,這些變形將影響到整個(gè)系統(tǒng)的精度和動(dòng)態(tài)特性, 建模時(shí)要將其折算成相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù)或軸向剛度系數(shù)。 上例中,應(yīng)先將各軸的扭轉(zhuǎn)角都折算到軸應(yīng)先將各軸的扭轉(zhuǎn)角都折算到軸上來上來,絲絲杠與工作臺(tái)之間的軸向彈性變形會(huì)使軸杠與工作臺(tái)之間的軸向彈性變形會(huì)使軸產(chǎn)生一個(gè)附產(chǎn)生一個(gè)附加扭轉(zhuǎn)角加扭轉(zhuǎn)角,也應(yīng)折算到軸也應(yīng)折算到軸上來上來,然后求出軸然后求出軸的總扭轉(zhuǎn)的總扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù)剛度系數(shù)。同樣,當(dāng)系統(tǒng)在無阻尼狀態(tài)下時(shí),T1、T2、T3等輸入轉(zhuǎn)矩都用來克服機(jī)構(gòu)的彈性變形。（1） 軸向剛度的折算。 當(dāng)系統(tǒng)

17、承擔(dān)負(fù)載后,絲杠螺母副和螺母座都會(huì)產(chǎn)生軸向彈性變形, 在絲杠左端輸入轉(zhuǎn)矩T3的作用下,絲杠和工作臺(tái)之間的彈性變形為,對(duì)應(yīng)的絲杠附加扭轉(zhuǎn)角為3。根據(jù)動(dòng)力平衡原理和傳動(dòng)關(guān)系,在絲杠軸上有： T32=KL 33233)21(2KKTL所以mCKKT3式中: K附加扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù),其值為K= （2） 扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù)的折算。設(shè)1、2、3分別為軸、在輸入轉(zhuǎn)矩T1、T2、 T3的作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角。根據(jù)動(dòng)力平衡原理和傳動(dòng)關(guān)系有 32)21(K3134123332112222111)()(KTzzzzKTKTzzKTKT由于絲杠和工作臺(tái)之間軸向彈性變形使軸附加了一個(gè)扭轉(zhuǎn)角3,因此軸上的實(shí)際扭轉(zhuǎn)角為 3 + 3將3

18、、 3值代入,則有 將各軸的扭轉(zhuǎn)角折算到軸上得軸的總扭轉(zhuǎn)角為 )()(34122121zzzzzz133412333)11)(TKKzzzzKTKT將將1、2、值代入上式有值代入上式有 KTTKKzzzzKzzKTKKzzzzKTzzKT113234121212113234122121211)11()(1)(1)11()()()11()(1)(1132341212121KKzzzzKzzKK式中: K 折算到軸上的總扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù),其值為4. 建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 設(shè)輸入量為軸的輸入轉(zhuǎn)角Xi,輸出量為工作臺(tái)的線位移Xo。根據(jù)傳動(dòng)原理,可把Xo折算成軸的輸出角位移。在軸上根據(jù)動(dòng)力平衡原理有 又因?yàn)橐?/p>

19、此,動(dòng)力平衡關(guān)系可以寫成下式： iXKKdtdCdtdJ22oXzzzzL)(2(3412ioooXKLzzzzXKdtdXCdtXdJ)2)(432122這就是機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,它是一個(gè)二階線性微分方程。其中, J、C、K均為常數(shù)。通過對(duì)式(2-15)進(jìn)行拉氏變換,可求得該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 式中: ;n 系統(tǒng)的固有頻率,其值為 n = 系統(tǒng)的阻尼比,其值為2224321243212)2)()2)()()()(nnnsiossLzzzzKCsJKLzzzzsXsXsGJKn和是二階系統(tǒng)的兩個(gè)特征參量,它們是由慣量（質(zhì)量）、摩擦阻力系數(shù)、彈性變形系數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的。對(duì)于電氣系統(tǒng), n和則

20、由R、C、L物理量決定,它們具有相似的特性。 將s=j代入可求出A（）和（）,即該機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性。由A（）和（）可以分析出系統(tǒng)不同頻率的輸入（或干擾）信號(hào)對(duì)輸出幅值和相位的影響,從而反映了系統(tǒng)在不同精度要求狀態(tài)下的工作頻率和對(duì)不同頻率干擾信號(hào)的衰減能力。KJC21.00.70.42.01.81.61.41.21.00.80.60.40.2000.10.20.30.50.60.82.0123456789101112ntxo( t )機(jī)械性能參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響通過以上的分析可知,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的性能與系統(tǒng)本身的阻尼比、固有頻率n有關(guān)。n 、又與機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)密切相關(guān)。因此,機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)伺服系統(tǒng)的性能有很大影響。一般的機(jī)械系統(tǒng)均可簡化為二階系統(tǒng),系統(tǒng)中阻尼的影響可以由二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線來說明。力傳遞與彈性變形示意圖K彈簧i輸入軸軸承摩擦轉(zhuǎn)矩Ts、 Tc輸出軸o阻尼器(f)在圖示的機(jī)械