高精密工作台伺服驱动环节的设计与研究

ＰＩ校正环节的设计对驱动环节的性能有重要的影响，原理图如图４所示。其传递函数为：

V0/Vin＝Ｋｉ(1/T0is+1)(Tjs+1/Tis)

其中，Ｋｉ＝Ｒｉ／Ｒ０为校正器的比例放大系数，τｉ＝ＲｉＣｉ为校正器时间常数，Ｔ０ｉ＝Ｒ０Ｃ０ｉ／４为滤波时间常数，一般取值较小，用于过滤高频噪声干扰。为了能够将速度环设计成典型二阶环节，必须保证校正器零点的选择能够消掉调节时间大的时间常数，即τｉ＝Ｔｍ。若取滤波时间常数Ｔ０ｉ＝０．２５ｍｓ，Ｒ０＝１００ｋΩ，则滤波电容Ｃ０ｉ＝０．０１μＦ。取比例放大倍数为Ｋｉ＝３，得Ｒｉ＝ＫｉＲ０＝３００ｋΩ，于是得Ｃｉ＝０．２μＦ。

为了保证ＰＩ校正环节在达到稳态时放大器不致因开环而饱和，故在ＰＩ反馈线路上并联一个反馈大电阻Ｒ１＝１ＭΩ。此外，为了便于调节，将ＰＩ校正器增加比例系数功能，但又为防止调整时对时间常数产生太大影响，于是要保证Ｒｉ＞＞Ｒ１，取Ｒ１＝１０ｋΩ，Ｒ２＝１ｋΩ。实际采用的电路图如图５所示。

下面测定测速反馈系数，数据列于表２中。

表2 测速反馈系数表

转速/rpm 0 70 302 520 750 

电压/V 0 0.96 5.75 11.0 16.0 

转速/rpm 993 1195 1448 1686 1930 

电压/V 21.1 26.5 31.5 36.8 41.8 

将数据进行直线拟合后得到反馈系数为:

Ｈ（ｓ）＝０．０２２

忽略ＰＩ校正环节滤波时间常数Ｔ０ｉ，最终可得到速度。环开环传递函数为：

Ｇ（ｓ）Ｈ（ｓ）＝３（0.06s+/0.06s）(463.25×0.022)/（0.06s+1）(0.0012s+1)

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