什么行業(yè)需要用到伺服電機？伺服系統(tǒng)慣量算法介紹！

首先先來了解下什么是伺服電機

伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。? ?

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接下來給大家介紹下伺服電機的具體應用場景

 伺服電機都有應用到那些行業(yè)的服務設備，可能對于伺服電機了解不深的，或者有一部份人可能除了涉及自己所在的領域，并不是特別清楚。伺服電機在那些行業(yè)及服務設備中有利用到。下面就為大家整理了關于伺服電機的基本行業(yè)及服務設備。

1、食品行業(yè)

殺菌機、均質(zhì)機、標貼機、制罐機、流量控制儀、封口機、包裝機、咖啡機等。

2、橡膠輪胎行業(yè)

鋼絲帶束層生產(chǎn)線、內(nèi)襯層擠出生產(chǎn)線、鋼絲壓延機、雙復合擠出機、鋼絲簾布裁斷機、重型密煉機、子午線輪胎鋼絲機等

3、電梯行業(yè)

各類電梯的門控制、樓層控制等。

4、機械行業(yè)

加工中心、數(shù)控沖床、折彎機、剪板機、PLC程序控制器、各款汽車檢測設備、組裝設備、焊接設備。

5、印刷行業(yè)

曬板機;印刷機、膠印機、輪轉(zhuǎn)機、激光照排、打樣設備，全自動沖板機、噴繪機;折頁機、切紙機、鎖線機膠訂機、全自動瓦欏紙板(箱)生產(chǎn)線、自動送紙上膠機、電腦三邊封袋機、無軸高速膠印機等。

6、醫(yī)療行業(yè)

監(jiān)護儀、B超機、CT控制箱、心電圖(腦電圖)測試儀、X光機、切片機、血液透析機、溫控儀等。

伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量辨識的新算法

?交流伺服系統(tǒng)因其高性能、高精度、高效率的特點廣泛應用于工業(yè)自動化、電動汽車、機器人等領域。但電機運行過程中負載擾動的影響以及電機參數(shù)的變化會使得控制器參數(shù)不匹配，進而影響系統(tǒng)性能。因此，實時獲取準確的電機參數(shù)對于參數(shù)自整定、故障檢測以及提高系統(tǒng)可靠性具有重要的研究意義和應用價值。

要實現(xiàn)高性能伺服系統(tǒng)，必須具備參數(shù)自整定功能，使其能夠在線進行控制器參數(shù)設計，獲得良好的動靜態(tài)性能。而系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量的變化將會影響系統(tǒng)極限帶寬，極限帶寬是影響速度環(huán)PI控制器設計的基本參數(shù)，實時監(jiān)測系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量變化并配合調(diào)整速度環(huán)PI控制器參數(shù)，能夠保證系統(tǒng)始終處于良好的運行狀態(tài)，這也進一步推動了伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量辨識技術(shù)的發(fā)展。

 慣量辨識主要分為離線辨識和在線辨識。離線辨識是指安裝在生產(chǎn)設備中的伺服系統(tǒng)，按照預定指令運行一段時間，依據(jù)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等相關數(shù)據(jù)進行計算，從而得出系統(tǒng)慣量值。常見的離線辨識方法是加減速法，采用正負對稱的三角波或正弦波等作為速度指令信號，根據(jù)系統(tǒng)實際響應計算獲得轉(zhuǎn)動慣量。

采用離線辨識可在給定指令運行周期結(jié)束時獲得一個階段性的辨識結(jié)果，所得辨識結(jié)果準確度高，但應用場合較為受限。在線辨識則是在系統(tǒng)運行過程中，捕捉動態(tài)信息進行計算，獲得實時的轉(zhuǎn)動慣量，主要有朗道自適應遞推估計、狀態(tài)觀測器估計、模型參考自適應法、最小二乘遞推（Recursive Least Square, RLS）算法、蟻群算法等。

文獻[7]采用離線辨識的方法，提出一種改進的加減速法，采用正負交替脈沖為速度信號，使得電機可以在微振狀態(tài)下進行慣量辨識，所提方法易于實現(xiàn)，但辨識過程中電機始終運行在給定電流限幅下，易使電機發(fā)熱。

文獻[9]以運動方程為模型，提出了一種自適應觀測器，采用朗道自適應算法，在對誤差及穩(wěn)定性分析的基礎上，合理選擇參數(shù)，實現(xiàn)同時快速準確的轉(zhuǎn)動慣量和擾動轉(zhuǎn)矩的辨識，并與控制器相結(jié)合提高了系統(tǒng)動態(tài)性能。文獻[12]采用蟻群算法，基于最小方差原理，啟發(fā)蟻群朝最優(yōu)方向聚集，可得到收斂快、誤差小的轉(zhuǎn)動慣量辨識結(jié)果。

文獻[13,14]結(jié)合負載觀測器對轉(zhuǎn)動慣量進行在線辨識，其中文獻[13]采用最小二乘法進行迭代計算，并將所得結(jié)果用于速度環(huán)PI控制器參數(shù)自整定，具有較強的魯棒性。文獻[14]則采用擴展卡爾曼觀測器同時得到轉(zhuǎn)動慣量和擾動轉(zhuǎn)矩的觀測值，針對杠桿滑塊機構(gòu)進行受力分析并得到等效轉(zhuǎn)動慣量的計算公式，其建模方法為工業(yè)應用提供了很好的示例。

以上文獻對于慣量辨識算法都進行了充分的研究和優(yōu)化，但大多局限于理想的實驗條件，對于實際應用考慮仍有欠缺之處。目前在商用伺服產(chǎn)品領域，日系伺服系統(tǒng)同時具有離線和在線辨識功能，其在線辨識可直接根據(jù)上位機指令在實際生產(chǎn)中應用，自動捕獲暫態(tài)過程信息進行慣量辨識，而國內(nèi)產(chǎn)品大多只具有離線辨識功能。

此外，國內(nèi)外現(xiàn)有的在線慣量辨識方法仍存在兩個問題：

 ①實際應用場合中，存在階躍、斜坡、正弦以及插補曲線等多種位置和轉(zhuǎn)速指令信號，若系統(tǒng)處于低加速度狀態(tài)，會增加負載轉(zhuǎn)矩的估計難度，降低轉(zhuǎn)矩估計的準確性。而現(xiàn)有文獻的在線辨識多在給定信號為階躍信號等加速度較大的情況下實現(xiàn)，并未涉及加速度較小的斜坡指令信號。

?②伺服系統(tǒng)產(chǎn)品在加載條件下的慣量辨識均存在誤差增大或無法收斂的現(xiàn)象，因而其普遍的應用限定條件為系統(tǒng)負載轉(zhuǎn)矩不變或緩慢變化，其主要難點在于慣量辨識需要負載轉(zhuǎn)矩的準確估計，而負載轉(zhuǎn)矩的估計又需要實際的轉(zhuǎn)動慣量值，二者存在矛盾；

針對此研究現(xiàn)狀，本文提出一種基于變周期遞推最小二乘法與卡爾曼觀測器相結(jié)合的在線慣量辨識算法，該算法具有收斂速度快、抗噪能力強、適用范圍廣的特點。