Les caractéristiques de couple - vitesse des servomoteurs à courant continu sont leur indicateur de performance de base et déterminent directement l'effet de leur application dans des domaines tels que l'automatisation industrielle, l'usinage de précision, etc. Cette courbe caractéristique présente généralement les caractéristiques à deux segments de la « zone de couple constant» et de la « zone de puissance constante», dont l'optimisation nécessite une combinaison de trois aspects: conception du moteur, stratégie de contrôle et adaptation du système.
Analyse de la courbe caractéristique couple - vitesse
Dans la zone de couple constant, le moteur rend le couple électromagnétique linéaire avec le courant d'induit en maintenant le flux magnétique de l'entrefer constant (par exemple, un moteur à aimant permanent) ou en ajustant le courant d'excitation (par exemple, un moteur à excitation), lorsque la vitesse de rotation diminue linéairement avec l'augmentation du couple de charge, les caractéristiques mécaniques sont dures et adaptées aux scénarios de couple élevé à faible vitesse. Lorsque la vitesse de rotation dépasse la valeur nominale, l'augmentation de la force contre - électromotrice entraîne une limitation du courant d'armature, le couple diminue avec la vitesse de rotation, dans la zone de puissance constante, lorsque la puissance de sortie du moteur tend à se stabiliser, mais l'atténuation du couple dans la zone à grande vitesse peut affecter la réponse dynamique.
Stratégie d'optimisation
Optimisation de la conception du moteur
L'utilisation d'un aimant permanent pour remplacer l'enroulement d'excitation peut éliminer les pertes d'excitation, augmenter le rapport couple - inertie et permettre au moteur de produire un couple plus élevé dans le même volume. Par exemple, les moteurs à aimants permanents néodyme - fer - Bore permettent une plage de régulation de vitesse plus large dans les systèmes d'alimentation des machines - outils CNC. En outre, l'optimisation de la conception de type rainure de noyau d'armature, avec des coins rainurés ou magnétiques, peut réduire la pulsation du couple denté et améliorer la douceur à faible vitesse.
Mise à niveau des algorithmes de contrôle
L'introduction d'algorithmes de contrôle vectoriel ou de contrôle direct du couple permet une régulation rapide et précise du couple en découplant le couple des composantes du flux magnétique. Par exemple, dans les applications d'articulation robotisées, l'adoption d'un contrôle prédictif par modèle compense à l'avance les fluctuations de couple causées par des mutations de charge, réduisant ainsi le temps de réponse dynamique. En combinaison avec le contrôle flou ou l'algorithme de réseau neuronal, les paramètres de contrôle peuvent être ajustés de manière adaptative, en réponse à la prise de vue paramétrique ou aux interférences externes.
Correspondance des paramètres du système
Optimisez le rapport d'inertie de la charge au rotor du moteur par l'adaptation d'inertie, il est généralement recommandé que l'inertie de la charge soit de 1 à 3 fois l'inertie du rotor du moteur pour éviter les oscillations lors de l'accélération / décélération. Par exemple, dans une machine de perçage de circuits imprimés, l'utilisation d'un moteur à courant continu à faible inertie et l'adaptation d'un réducteur permettent la compatibilité d'un positionnement à grande vitesse avec un réglage fin à faible vitesse. En outre, l'optimisation de la rigidité de la chaîne de transmission et la réduction du jeu des engrenages ou de la déformation élastique de la vis peuvent réduire l'effet hystérésis de la transmission mécanique sur la transmission du couple.
Cas d'application typique
Dans l'entraînement de la broche de la machine CNC, l'utilisation d'un servomoteur à courant continu à grande inertie combiné à une technologie de régulation de vitesse magnétique faible peut fournir un couple élevé dans la zone de faible vitesse pour répondre aux besoins de coupe, tout en permettant une large gamme de régulation de vitesse dans la zone de grande vitesse en réduisant le courant d'excitation. Les données expérimentales ont montré une plage de régulation de vitesse du système optimisée allant jusqu'à 1: 5000, des fluctuations de couple réduites et une précision de positionnement améliorée à ± 0001 MM.