Вибрация и резонансные явления в машинах и механизмах играют исключительно важную роль. Резонанс – это совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы.

В современных электроприводах полоса пропускания регулятора тока доходит до 1000Гц, а в регуляторе скорости до 100 Гц. Из-за такой большой полосы пропускания, механический резонанс на подвижных узлах входит в этот диапазон частот. На рис. 1 представлена АЧХ регулятора скорости снятая на модернизированном фрезерно-расточном станке модели 2622 с УЧПУ NC-210 и ЭП CSD-DH30 фирмы Балт-Систем.

Рисунок 1. Амплитудно-частотная характеристика регулятора  скорости станка 2622

Для нахождения резонансных частот, мы представим механическое соединение двигателя и нагрузки, через двух-массовую систему. (рис. 2)

Рисунок 2. Двух-массовая механическая система

Где Момент ротора электродвигателя, момент ШВПмомент нагрузки,  приведенный коэффициент жесткости(вала, муфты ,ШВП и нагрузки), приведенный коэффициент демпфирования(вала, муфты ,ШВП и нагрузки)

J1-момент инерции первой массы (ротора ЭД, вала ЭД, муфты и винта).

 J2- момент инерции второй массы (нагрузки и гайки).

Резонансные частоты системы.

Все фирмы-производители электроприводов для станкостроения, пришли к выводу, что оптимальным решением, для устранения резонанса в полосе пропускания, является введение корректирующих звеньев в прямую ветвь управления. Наиболее простым методом – фильтры, установленные между регулятором скорости и тока, поэтому их и назвали "Токовыми".

Рисунок 3. Функция расчет фильтров программы ServoMonitor.

В электроприводе CSD реализована система из 2-х последовательных фильтров. Возможно использование 4-х типов фильтров: фильтр низкой частоты (ФНЧ), полосно- задерживающий фильтр (ПЗФ),эквалайзерный фильтр завал АЧХ (ЭФЗ), эквалайзерный фильтр подъем АЧХ (ЭФП).

Изменяя параметры фильтра, мы добиваемся устранение резонанса и делаем АЧХ наиболее плавной (без выбросов) в районе собственных частот (частот резонанса).

Каким образом находим эти частоты? В электроприводе CSD имеется функция построения АЧХ и ФЧХ регуляторов тока и скорости, путем подачи тестового сигнала и дискретного преобразования Фурье. (см. рис.1)

Рисунок 4. Амплитудно-частотная характеристика регулятора  скорости станка 2622 с одним полосно-задерживающим фильтром

Как видно на рис.1 имеется резонанс на частоте 248 Гц. Применяя полосно-задерживающий фильтр (рис.3) мы ликвидируем резонанс и получаем АЧХ (рис.4) в диапазоне частот от 0-390 Гц и от 0-48 Гц.

Из амплитудно-частотной характеристики рис.4 мы видим, что возможно увеличить пропорциональный коэффициент регулятора скорости в 2.5 раза. Получившаяся АЧХ регулятора скорости изображена на рис. 5.

Рисунок 5. АЧХ регулятора скорости с повышенным пропорциональным коэффициентом регулятора скорости.

Таким образом, на станке 2622 с УЧПУ NC-210 и ЭП CSD-DH30 устранен резонанс и увеличена  полоса пропускания регулятора скорости с 9 до 27 Гц.

ООО "Балт-Систем" 198206 г.Санкт-Петербург, Петергофское шоссе, 73. Тел. (812)-744-34-61, факс (812)-744-70-59.

bs@petrlink.ru   http://www.bsystem.ru