闭环伺服系统的动态性能分析

　　系统抗扰能力的动态指标用的是最大动态变化（降落或上升）和恢复时间。这里以调速系统为例，给出一个调速系统在突加负载时，力矩M（t）与转速n（t）的动态响应曲线，如图2所示。

图2突加负载力矩M（t）与转速n（t）的响应曲线

　　（b）恢复时间".

　　由扰动作用进入系统的时刻到输出量恢复到误差带内（一般也取稳态值的±2%或±5%）所经历的时间，称为恢复时间。

　　一般地说，阶跃扰动下输出的动态变化越小，恢复得越快，说明系统的抗扰能力越强。显然，从要求系统具有抗扰性能好的角度出发，上述两项指标也应该是愈小愈好。

1.2 二阶系统的动态分析

　　在位置闭环控制中，可以把从伺服放大器、伺服电机到位置检测元件取得位置反馈信息整个部分看作伺服控制的调节对象，而把对系统性能按预期的要求进行校正而加入的部分视为调节器，如图3所示。

　　由此可见，表征系统动态性能的参数ζ、wn与系

　　统的结构参数K、T有关。由于时间常数T反映系统惯性的大小，决定于构成系统的元部件的特性。一个系统一旦确定，往往时间常数T就固定下来而不便随意改动，而开环放大倍数的K值就有一个正确选择确定的问题。

　　（2）抗干扰性能分析

　　讨论抗干扰性能时，设R（s）=0，系统的传递函数Gf（s）=C（s）／M（s）。

　　伺服系统的抗干扰性能是系统应能使各种扰动输入对系统跟踪精度的影响减至最小。

　　对于二阶典型系统，当负载扰动输入后，同时做到动态变化与恢复时间两项指标最小，但有时存在矛盾。据分析认为，当调节对象（即负载扰动作用点之后的这部分环节）的时间常数愈大，则输出响应的最大动态变化愈小，而恢复时间愈长。反之，时间常数愈小，动态变化愈大，但恢复时间短。

2 实验结果分析与结论

　　经过以上理论分析，我们在日本安川公司SGDL-08AP交流伺服系统上进行了动态实验，实验结果如图4所示。图4为系统突加负载时的电流响应。由此得出结论，如果一个伺服系统在给定输入作用下输出响应的超调量较大、过程时间越短，则它的抗干扰性能就好；而超调量较小，过渡过程时间较长的系统，恢复时间就长（除非调节对象的时间常数很小）。这就是二阶典型系统的跟随性能与抗干扰性能之间存在一定的内在制约和矛盾的地方，也是这类闭环伺服控制系统固有的局限性。

图(4系统突加负载时的电流响应