數控傳動伺服系統是由電氣、機械環節組成的一個整體。對其組成環節與整體系統的動態特性進行了不少的研究,擬定了它的數學模型。因此,從理論上說,可以根據系統的要求與系統的數學模型,來確定系統的有關參數。但是進給伺服系統的結構形式和工作條件復雜多變,尤其是機械系統的阻尼、剛度、慣量等參數,尚無完善的公式與可靠的數據可依。因此在設計傳動伺服系統時,除了必要的理論計算外,還必須輔以實驗分析。尤其是在初步設計一個傳動伺服系統時,現有傳動伺服系統的結構參數與經驗數據,還是有它的實用價值的。
(1)阻尼
數控傳動系統的阻尼,主要有伺服驅動裝置的電感、電阻,電動機械部件以及機械傳動機構的摩擦阻尼和粘性阻尼。阻尼在系統中的作用有:阻尼大,則定位精度低,定位離散程度大;阻尼大則系統的動態柔度小,伺服剛度高,抗擾動能力強。但是這兩方面的作用是矛盾的。例如,采用摩擦阻尼很小的滾動導軌與靜壓導軌,是提高定位精度的有效措施。阻尼過小則有使系統穩定裕量減小,動態剛度減小之弊。因此,近來在某些進給系統中設置了可調阻尼的阻尼器,以控制阻尼的大小,以便折衷考慮精度與剛度之間的要求。
(2)慣量
數控傳動系統中,由于啟動、制動與變速頻繁,執行部件的慣量加大,則時間常數增大,使系統靈敏度變差。此外增大慣量,有關部件的固有頻率降低,容易發生共振。
(3)剛度與固有頻率
剛度對于系統的穩定性沒有影響,但是因剛度不足而引起的彈性變形,將抵消一部分位置指令而造成定位誤差,即所謂的失動。系統的剛度低,會使它的固有頻率低。對于開環進給系統,此外,傳動剛度k不足,還會因執行部件所受到摩擦力F,而造成一定的死區e=F/k。這樣,表現在輸出上為失動量2e。所以,在設計進給系統時,總是要求進給系統各環節有足夠的剛度。剛度與慣量是決定系統或各環節固有頻率的兩個主要參數。在設計進給系統時,為了綜合考慮慣量與剛度,對系統各環節的固有頻率提出了--定的要求。當采用伺服電機時,其固有頻率一般低于機械傳動機構的固有頻率;采用電液伺服閥一液壓馬達時,其固有頻率可能高于某些機械元件的固有頻率。一般要求,機械傳動機構的固有頻率高于伺服驅動系統的固有頻率2~3倍;在系統工作頻率范圍內,不應包含各環節的固有頻率,以免在擾動下發生共振;各環節的固有頻率還應相互錯開,以免發生振動耦合現象。