伺服裝置性能指標(biāo)

1、 1 / 9 1.伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試裝置 驗(yàn)證哪些技術(shù)/用途： 依據(jù)中國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過檢測(cè)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能指標(biāo)，從而對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。 額定輸出容量 伺服裝置在額定負(fù)載、額定轉(zhuǎn)速下工作，伺服單元在長期連續(xù)運(yùn)行（約1h）而不發(fā)生過熱報(bào)警的狀態(tài)下連續(xù)輸出的最大功率稱為額定輸出容量，依據(jù)測(cè)量伺服單元的輸出電壓U和輸出電流I，設(shè)額定輸出容量P，則： 即P=U*I （1）測(cè)試方法： 給定額定轉(zhuǎn)速和額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩，在伺服運(yùn)行1小時(shí)后若無報(bào)警，測(cè)量出伺服單元輸出電壓U和輸出電流I，根據(jù)式 （1）計(jì)算，測(cè)試結(jié)束；轉(zhuǎn)速變化率 伺服系統(tǒng)在某一給定轉(zhuǎn)速下，負(fù)載由空載增加到連續(xù)工作區(qū)中規(guī)定的該轉(zhuǎn)速下最

2、大負(fù)載時(shí)，其轉(zhuǎn)速變化的相對(duì)值稱為轉(zhuǎn)速變化率S，它是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化時(shí)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的。它和機(jī)械特性的硬度有關(guān)，特性越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度就越高。用百分?jǐn)?shù)表示： S(%)=（n0-n1）/n0 （2）（式中，n0為空載下的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速，n1為負(fù)載下的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速） 測(cè)試方法： 在最低轉(zhuǎn)速指令下讀取其空載轉(zhuǎn)速為n0，然后逐漸增加負(fù)載直至該轉(zhuǎn)速下允許的最大負(fù)載值，測(cè)得此時(shí)轉(zhuǎn)速n1，根據(jù)式 （2）計(jì)算；調(diào)速范圍 2 / 9 調(diào)速范圍D是指伺服系統(tǒng)在調(diào)速系統(tǒng)下，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上施加最高轉(zhuǎn)速時(shí)允許的最大負(fù)載且轉(zhuǎn)速變化率S不大于規(guī)定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速最低轉(zhuǎn)速n minxx。用如下公式計(jì)算：

3、D= 電機(jī)所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速） 測(cè)試方法： 給定額定轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)矩，測(cè)得最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速，根據(jù)式 （3）計(jì)算；n maxn max和/n min （3）（式中，n max和n min是電壓變化的穩(wěn)速精度 伺服系統(tǒng)在額定轉(zhuǎn)速、規(guī)定負(fù)載條件下連續(xù)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)電源電壓變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速間最大差值的絕對(duì)值與額定轉(zhuǎn)速的百分比叫做電壓變化的穩(wěn)速精度。計(jì)算公式為： (%)=(Ni-Ne)/Ne)*100% （4）（式中，Ni 為實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速，Ne為額定轉(zhuǎn)速） 測(cè)試方法： 3 / 9 將伺服單元的輸入電壓調(diào)到額定值的110，每隔1分鐘，計(jì)算一次實(shí)際速度，計(jì)算3次，求平均值，得到實(shí)際轉(zhuǎn)速N1

4、，然后將伺服單元的的輸入電壓調(diào)到額定值的85，每隔1分鐘，計(jì)算一次實(shí)際速度，計(jì)算3次，求平均值，得到實(shí)際轉(zhuǎn)速N2，取|N1-Ne|和|N2-Ne|的最大值，根據(jù)式 （4）計(jì)算；穩(wěn)定性 它表示伺服系統(tǒng)抵抗轉(zhuǎn)矩負(fù)載擾動(dòng)的能力。一般以系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行中突加階躍負(fù)載F后的動(dòng)態(tài)過程作為典型的擾動(dòng)過程。穩(wěn)定性通過動(dòng)態(tài)速降和恢復(fù)時(shí)間來評(píng)價(jià)。 圖1突加負(fù)載的時(shí)間響應(yīng)曲線 動(dòng)態(tài)速降當(dāng)伺服系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，對(duì)電動(dòng)機(jī)突加轉(zhuǎn)矩負(fù)載后引起的轉(zhuǎn)速最大降落nW1n max與原穩(wěn)態(tài)值n W1的比叫動(dòng)態(tài)降落。計(jì)算如下： Z（%）=n max/ （5） 恢復(fù)時(shí)間在新的穩(wěn)態(tài)值附近取原穩(wěn)態(tài)值的正負(fù)1%為允許誤差帶，從階躍擾動(dòng)作用t1開始到

5、轉(zhuǎn)速基本恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，進(jìn)入并不再超出誤差帶的所需最小時(shí)間定義為恢復(fù)時(shí)間，用tf表示，從新的穩(wěn)態(tài)時(shí)刻起查找第一次反饋轉(zhuǎn)速超出誤差帶的時(shí)間t2及轉(zhuǎn)矩加載的時(shí)刻t1，則tf計(jì)算如下： tf= t2- t1 （6）測(cè)試方法： 被測(cè)伺服系統(tǒng)在空載、0.5倍額定轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行，計(jì)算此時(shí)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速，然后突加0.5倍額定轉(zhuǎn)矩負(fù)載，按圖1所示的方法查找轉(zhuǎn)速最大降落n 4 / 9 max，計(jì)算新的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速和并按式 （5）和式 （6）分別計(jì)算動(dòng)態(tài)降落和恢復(fù)時(shí)間； 跟隨性 在給定信號(hào)變化作用下伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速輸出量變化的情況用跟隨性指標(biāo)來描述，在給定信號(hào)階躍變化的過渡過程又稱階躍響應(yīng)。由下面三個(gè)指標(biāo)來表示（如 圖2所示）：

6、上升時(shí)間tr： 表示轉(zhuǎn)速輸出量從零起第一次上升到穩(wěn)態(tài)值nw的90%所經(jīng)歷的時(shí)間，它表示動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性。 超調(diào)量： 表示轉(zhuǎn)速輸出量超出穩(wěn)態(tài)值的最大轉(zhuǎn)速差( 之比，它反映伺服裝置的相對(duì)穩(wěn)定性，即n max-nw)與穩(wěn)態(tài)值nw (7)。 (%)(n maxn w)/nw調(diào)節(jié)時(shí)間： 在階躍響應(yīng)曲線穩(wěn)態(tài)值附近取穩(wěn)態(tài)值的正負(fù)5%范圍作為允許誤差帶，以響應(yīng)曲線達(dá)到并不再超出該誤差帶的所需最小時(shí)間定義為調(diào)節(jié)時(shí)間，又稱過渡過程時(shí)間。它用來衡量系統(tǒng)的整個(gè)調(diào)節(jié)過程的快慢。 5 / 9 圖2階躍輸入的時(shí)間響應(yīng) 測(cè)試方法： 使伺服電機(jī)在空載零轉(zhuǎn)速狀態(tài)下運(yùn)行，輸入某一轉(zhuǎn)速指令的階躍信號(hào)，根據(jù)圖2所示的方法和式 （7）計(jì)

7、算出上升時(shí)間、超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間。改變伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速方向，重復(fù)上述測(cè)試； 正反轉(zhuǎn)速差 空載條件下，輸入額定轉(zhuǎn)速的正、反轉(zhuǎn)速指令，測(cè)量正、反轉(zhuǎn)速Ncw、Nccw，根據(jù)式 （8）計(jì)算正反轉(zhuǎn)速： n=|Ncw-Nccw|/(Ncw+Nccw)*100% （8）（式中，Ncw、Nccw為正、反轉(zhuǎn)速）； 靜態(tài)剛度 具有位置閉環(huán)的伺服裝置處于空載零速工作狀態(tài)，對(duì)電動(dòng)機(jī)軸端的正轉(zhuǎn)方向或反轉(zhuǎn)方向施加連續(xù)轉(zhuǎn)矩T0，同時(shí)測(cè)出軸的轉(zhuǎn)角偏移量，則靜態(tài)剛度=T0/ （9） 測(cè)試方法： 使具有位置控制的伺服裝置處于空載零速狀態(tài)，用高分辨率高精度軸角傳感器檢測(cè)電動(dòng)機(jī)軸角位置，選定此時(shí)的電動(dòng)機(jī)軸角為參考零位。當(dāng)對(duì)電動(dòng)機(jī)施加正、

8、反向轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩達(dá)到電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作區(qū)規(guī)定的最大轉(zhuǎn)矩后，測(cè)量電 動(dòng)機(jī)軸角位置對(duì)參考零位的偏移量，按式 （9）計(jì)算靜態(tài)剛度。試驗(yàn)位置至少應(yīng)任取三點(diǎn)，正向和反向共測(cè)量六組數(shù)據(jù)，求平均值； 6 / 9 伺服電動(dòng)機(jī)連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、連續(xù)堵轉(zhuǎn)電流電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)輸出的最大轉(zhuǎn)矩和電流。 測(cè)試方法： 電動(dòng)機(jī)在堵轉(zhuǎn)下施加連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，測(cè)量電動(dòng)機(jī)的連續(xù)堵轉(zhuǎn)電流； 伺服電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 伺服電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)常數(shù) 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)率 測(cè)試方法： 將伺服裝置穩(wěn)定運(yùn)行在10%最高轉(zhuǎn)速值這一點(diǎn)，對(duì)電動(dòng)機(jī)施加連續(xù)工作區(qū)中規(guī)定的該轉(zhuǎn)速下允許的最大轉(zhuǎn)矩，用轉(zhuǎn)矩儀連續(xù)測(cè)量并記錄電動(dòng)機(jī)一轉(zhuǎn)中輸出轉(zhuǎn)矩，找出最

9、大轉(zhuǎn)矩Tmax和最小轉(zhuǎn)矩Tmin（即瞬態(tài)值），按式 （10）計(jì)算轉(zhuǎn)矩波動(dòng)率： T（%）=（Tmax-Tmin）/（Tmax+Tmin） （10）（式中，T為轉(zhuǎn)矩波動(dòng)率；Tmax為最大轉(zhuǎn)矩；Tmin為最小轉(zhuǎn)矩）； 2.主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試裝置 驗(yàn)證哪些技術(shù)/用途： 依據(jù)中國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過檢測(cè)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能指標(biāo)，從而對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。 制動(dòng)功能 7 / 9 電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)功能是將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械能迅速釋放，以使電動(dòng)機(jī)迅速降速或停止。電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法常有回饋制動(dòng)、能耗制動(dòng)等多種方式。 測(cè)試方法： 當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置在額定負(fù)載下正常運(yùn)行時(shí)，給驅(qū)動(dòng)裝置一個(gè)運(yùn)行結(jié)束指令或急停指令，觀察電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸

10、的停轉(zhuǎn)響應(yīng)速度。然后再給定運(yùn)行指令，驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)能正常工作； 起動(dòng)時(shí)間 指驅(qū)動(dòng)裝置在空載條件下，從驅(qū)動(dòng)裝置得到最高速度指令信號(hào)開始到主軸電動(dòng)機(jī)達(dá)到95%最高轉(zhuǎn)速時(shí)的時(shí)間。 測(cè)試方法： 將驅(qū)動(dòng)裝置置于空載條件下，在驅(qū)動(dòng)裝置輸入端輸入最高轉(zhuǎn)速指令階躍信號(hào)，同時(shí)記錄轉(zhuǎn)速指令階躍信號(hào)和主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速變化曲線，從階躍信號(hào)指令開始到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到95%最高轉(zhuǎn)速的時(shí)間，即為所求的啟動(dòng)時(shí)間； 制動(dòng)時(shí)間 指驅(qū)動(dòng)裝置在空載、最高轉(zhuǎn)速運(yùn)行條件下，從驅(qū)動(dòng)裝置得到制動(dòng)指令信號(hào)開始到主軸電動(dòng)機(jī)達(dá)到零轉(zhuǎn)速時(shí)的時(shí)間。 測(cè)試方法： 將驅(qū)動(dòng)裝置置于空載、最高轉(zhuǎn)速條件下運(yùn)行，在驅(qū)動(dòng)裝置輸入端輸入制動(dòng)指令階躍信號(hào)，同時(shí)記錄

11、轉(zhuǎn)速指令階躍信號(hào)和主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速變化曲線，從輸入制動(dòng)指令開始到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速降到零轉(zhuǎn)速的時(shí)間，即為所求的啟動(dòng)時(shí)間； 定位功能 為了更換和測(cè)量刀具等需要，必須使主軸能精確地停止，并保持在預(yù)先規(guī)定的位置上。 8 / 9 測(cè)試方法： 由數(shù)控裝置發(fā)出定位指令到驅(qū)動(dòng)裝置輸入端，用高分辨率、高精度轉(zhuǎn)角傳感器和電子計(jì)時(shí)器檢查電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的定位精度和定位快速性； 轉(zhuǎn)速變化率（xx差率） 驅(qū)動(dòng)裝置在某一給定轉(zhuǎn)速下，負(fù)載由空載增加到連續(xù)工作區(qū)中規(guī)定的該轉(zhuǎn)速下最大負(fù)載時(shí)，其轉(zhuǎn)速變化的相對(duì)值稱為轉(zhuǎn)速變化率S，用百分?jǐn)?shù)表示： S(%)=（n0-n1）/n0（式中，n0為空載下的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速，n1為負(fù)載下的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速）；

12、調(diào)速范圍（調(diào)速比） 調(diào)速范圍D是指驅(qū)動(dòng)裝置在調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上施加最高轉(zhuǎn)速時(shí)允許的最大負(fù)載且轉(zhuǎn)速變化率S不大于規(guī)定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速n minxx。用如下公式計(jì)算D= 的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速）；n maxn max/n min（n max和n min是電機(jī)所能達(dá)到恒功率范圍（恒功率調(diào)速比） 指驅(qū)動(dòng)裝置保持額定功率輸出狀態(tài)下,所允許的速度變化范圍的最大值與最小值之比。 測(cè)試方法： 驅(qū)動(dòng)裝置在保持電動(dòng)機(jī)額定輸出功率的條件下，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，測(cè)量電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速，并按式D=n 9 / 9 max/n min計(jì)算調(diào)速范圍；額定輸出容量 驅(qū)動(dòng)單元在額定電壓下能連續(xù)輸出的最大功率稱為額定輸出容量；效率驅(qū)動(dòng)單元在額定工作條件下，輸出功率與輸入功率之比。即： P2P 1 （11）（P1和P2是驅(qū)動(dòng)單元輸入功率和輸出功率）。 測(cè)試方法： 額定輸出容