1.  伺服系统的速度调整

伺服系统，按定义，包括为了控制或调节性能的要求使用的反馈装置。对于伺服电机/放大器，反馈由与电动机连接的测速计（或其它装置）提供，指示电动机的速度。这个装置给出了系统的速度调整。

速度调整可能是一个模糊用语。它通常用运行速度的百分数表示指定的最大允许偏差。这个速度的百分数应该与电动机的最大速度或个别指令速度有关。其次，速度调整被规定为短期（short-term）(即时)或长期调整。速度调整还与指定的运行速度范围有关。

1.1 短期调整

短期或即时调整的概念意味着对系统校正速度的变化的立即响应。为了使系统响应，首先必须检测用测速计信号表示的速度变化。系统的响应时间被包括放大器增益和带宽在内的因素，进一步被延迟。对典型系统这些延迟将是几毫秒。

其它因素也影响可获得的速度调整量。这些因素中的某些是伺服系统内部的，在其它的因素中认为是外部作用。

测速信号的脉动是影响系统内部调整的一个因素。在连接到放大器总的输入上，输入的指令信号与测速反馈信号（具有相反的极性）相加产生速度误差信号。这个信号被放大，为电动机提供电流来校正任何偏差。放大器响应测速电压的变化，不管什么原因来自电动机速度的变化或测速计本身的电压的脉动都将引起测速电压的变化。为此，速度调整实际上等于用测速计控制速度。不管怎样，增加一个位置环是有利的，有助于减小速度波动。

当系统中电动机的转矩脉动时另外考虑。转矩脉动将有引起速度脉动的趋势。测速，当然，对任何负载的改变引起的速度变化将进行校正。将系统的带宽做得比较大可以作到这点。带宽定义为系统可以响应的频率。以100Hz带宽的系统为例，意味着在100 Hz上系统可以响应且以相对增益0.707进行校正，响应降低了3 DB。如果在给定的运行速度上，电动机转矩的脉动频率是在放大器的带宽之内，系统将调节。放大器的带宽是一个衡量对电动机和负载惯量进行补偿的能力。

对外部因素的速度调整是考虑系统对负载在量值和频率两个方面变化的补偿作用。

一些概括性的陈述是围绕着我们系统的调整。我们的有刷和无刷系统通常可以提供1 %或更好的短期调整。这意味着对于1000 RPM的电动机，速度偏差不大于+/-10 RPM。我们的低脉动测速计可以进一步将调整向下降到0.5 %。

1.2 长期调整

长期调整规定了在以分，小时或更长的有意义的时间间隔内采用相同的输入指令，系统提供相同速度的能力。对于这个讨论，我们将认为是在对放大器元件在数月或数年之后发生的长期老化影响以前的时间间隔。调整将受放大器元件的温度系数和测速计磁铁的影响。这些变化是放大器的偏移和与电动机连接的测速计的K_B。请注意，标准的无刷电机系统只使用旋变反馈，测速计的系数将不是因素。

长期调整在最坏的情况下将是1或2 %。主要考虑放大器和电动机测速计的最大运行温度范围。在许多产品上50 %以上使用低漂移运算放大器。已经成为温度稳定的系统的长期调整好于10倍或0.1到0.2 %。

如果要求更好的长期调整，使用位置环围绕控制器速度环将得到时钟频率精度程度的调整。这是因为速度当前还受基于时间的位移指令的控制，对伺服系统进行不精确的校正。

1.3 结论

从这个讨论可见，有许多因素影响速度调整的不同方面。关于系统速度调整问题的解决受对与用户细节有关的信息的了解和负载信息的限制。

2.  转矩的脉动

2.1 伺服系统的运行模式

在详细说明伺服系统的转矩脉动之前，先讨论伺服系统的运行模式。系统的运行模式由转矩闭环或速度闭环决定。如果伺服系统用于张力设备将使用不带速度反馈的转矩控制伺服环。在这个应用中，电动机的固有的转矩脉动分量是从驱动放大器感应产生的。如果伺服系统作为轴进给伺服（磨床的轴驱动），它将在速度闭环中被控制。在这些应用中速度环带宽将决定如何适当的用伺服补偿它的固有转矩脉动分量。无槽电机的设计数据是为速度闭环伺服模式提出的。

2.2 转矩脉动说明

转矩脉动必须被输出的负载和速度限定。对于负载，规定的最明显的额定点是对伺服电机连续运行发热转矩的定额。在这点上，电动机的磁路被足够的定子安-匝加载励磁，在连续运行区将产生铁心饱和作用的最坏的情况。于是，电动机转矩脉动特性的现实画面被得到。在转矩脉动数据上的速度决定于伺服系统的带宽和转矩脉动主要分量的频率。该速度必须足够低，以至于系统的惯量不能衰减出现的转矩变化。还有，速度应该足够高，以至于确定的脉动频率接近系统的带宽。符合这些判据的一个合理的速度很容易将频率转换为每电动机转的周期，是60 rpm。全部测试数据的产生在这个速度上给出。

用负载和速度测量点确定的最终规格是额定的转矩脉动的大小。图1示出绘制的转矩脉动输出对时间的图。转矩脉动被定义为用平均输出转矩的百分数表示的转矩输出的峰对峰变化。图1示出了一个平均转矩（或DC）为10 ib-ft，峰对峰为2 ib-ft的转矩变化。转矩脉动是，额定峰对峰为20 %，平均值对峰值为10 %。

概括的说。转矩或速度环运行的伺服模式必须首先确定。然后在应用的伺服模式下以60 rpm运行进行测试。

2.3 转矩脉动

典型的转矩脉动测量硬件由与伺服电机直接耦合的转矩传感器组成，转动时它直接与负载装置耦合。可用不同的加载方法，如涡流制动器和直流发电机。不管怎样，少数装置可以低速工作，如Prony摩擦制动器。Prony制动器由填满冷却水的空心鼓和骑在它上面的摩擦带组成。摩擦带的张力决定正在加载的转矩。

从转矩传感器的模拟量输出测量转矩。这个信号在示波器上作为时间函数被测量。然而，最直观的方法是监视转矩输出的个别频率成分。通过频谱分析，转矩的频率成分（磁极和槽脉动，等等）可以被识别和进行各自的讨论。

2.4 转矩脉动的规格和测量

转矩脉动不仅很难测量，而且它有时是很含糊的。转矩脉动的测试应优先在应用的速度和负载上进行。然而，这些参数很难利用，因此，对照系统可以比较的某些共同基线定额必须建立。为此，转矩脉动的清晰度用测量和规格两个基线确定。

Kollmorgen电动机的转矩脉动的测量象被描述的那样。结果如下：

    电动机型号      用 0.5 ％脉动的直流测速计           用R/D速度反馈 

的转矩脉动（平均值对峰值）      的转矩脉动（平均值 峰值）*

        2.1                 3                               4

        3.1                 0.6                             1.6

        5.1                 1.3                             2.3

*注意：对R/D反馈的脉动用改变反馈强度和运行速度得到。结果是典型的。