引語：即刻解密科爾摩根運動控制技術，如何優化電機傳動系統的諧振！
長久以來，科爾摩根始終致力于：用高精度的運動控制系統，解決客戶艱巨挑戰，助力創新者實現技術創新和產品差異化。隨著工業技術的快速發展，傳動系統被廣泛應用于各種設備中。在很多傳動系統中都存在一定的諧振現象在調試自控系統時，技術人員往往會通過增大比例增益來獲得系統的高頻響應能力。當比例增益增大至特定數值后，系統就會響應混亂，輸出也不受輸入控制。傳動系統的諧振主要表現為：電機引起的傳動件高頻抖動，同時伴隨刺耳噪音。
諧振的研判與"診治"
針對傳動系統出現的諧振現象，如何做出正確研判，進而有效診治？
科爾摩根運動控制專家建議采用與中醫四療法類似的方法：
望：以眼睛觀察傳動件是否存在抖動現象，或通過示波器采集位置、速度、電流等數據，觀察這些數據擬合的曲線是否存在明顯波動。
聞：用耳朵聆聽，感受傳動系統是否發出"嗡嗡"、"嗯嗯"等持續不斷的奇異噪音。
切：當系統抖動不明顯時，可用手觸摸設備，感受設備是否存在頻率近乎恒定的振動。
問：通過詢問接觸過或操作設備的人，之前設備是否出現過類似情況，是在什么操作下產生的諧振。清楚"病情"方可"對癥下藥"，大大減少整治諧振的時間，從而提高工作效率。
如何避免諧振
很多時候，系統的諧振是無法"診治"的，也就是所謂的快速性和穩定性不可兼得。雖然系統的諧振難以"診治"，我們卻可以在設計系統時將諧振因素考慮在內，從根源上擺脫、減小甚至避免諧振對系統的影響。以圖1傳動模型進行分析：
圖1 傳動系統模型
由簡易機械系統（質量-彈簧-阻尼器）的模型
得出圖1傳動系統的方框圖（圖二）：
圖2 傳動系統框圖
不難看出: ，A=s^2 P，V=sP
接下來，分析諧振源-電機的傳遞函數：
傳動阻尼C一般比較小，為了便于分析可忽略傳動阻尼的影響，從而得出：
圖3 電機-負載頻率特性圖
由圖3可看出，系統最高響應頻率被反諧振頻率所限制。要想獲得更高帶寬（系統響應頻率），只能提高反諧振頻率。
科爾摩根諧振解決方案
（1）增大剛度
圖4 傳統的傳動系統
如圖4傳統的傳動系統所示，剛度為：
從剛度公式可以看出，要想增大剛度，只能縮短傳動鏈，于是直驅概念應運而生：將電機和負載通過同一根軸連接，省掉聯軸器、變速箱以及絲杠，提高能量使用效率的同時，也增大加了系統的傳動剛度。
然而，直驅電機并非簡單地通過改變繞組形式增大轉矩減小轉速，而需要再同時實現高轉矩和高轉速。科爾摩根直驅電機采用先進的電磁設計，與同行相比，轉矩密度更大，轉矩脈動更小，可達轉速更高，顯著提高系統剛度。
圖5 科爾摩根直驅方案
（2）減小負載慣量
可通過高轉速電機加減速機的方式，有效減小負載慣量對電機的影響。由以下公式計算負載反映到電機端的慣量：
與直驅方案對比，減速機方案減小了負載反映到電機端的慣量，卻降低了系統的剛度。與同行相比，科爾摩根AKM伺服電機轉速更高（高達8000RPM），功率密度更大，轉矩脈動更小。與減速機搭配使用，能夠顯著減少負載慣量的同時，確保系統剛性。
圖5 科爾摩根減速機方案
（3）先進的電機控制器
不管是直驅方案，還是減速機方案，一旦系統形成就很難更改，這時候系統性能提升只能由軟件實現了。如圖6所示，電機與負載僅為整個伺服系統的一部分（紫色段），我們還能通過修改控制參數進行系統優化（綠色段）。
圖6 伺服系統框圖
科爾摩根AKD 伺服驅動器憑借業界更勝一籌的三環刷新頻率（電流環（1.5Mhz）、速度環（16kHz）,、位置環（8kHz））使得定位控制更加迅速、精準。除了一般的PID算法之外，AKD 伺服驅動器自帶四個高性能濾波器，可以將系統諧振頻段衰減掉從而抑制諧振。
同步搭載科爾摩根workbench調試軟件，可以輕松滿足你對運動控制的苛刻要求。如圖7示波器所示，可以實時監控電機的時域響應（位置-時間、速度-時間、電流-時間等），便于伺服參數優化；圖8所示的高性能調諧器能提供系統詳細的頻域響應信息，一鍵調諧，讓你輕松解決運動控制中的整定難題。
圖7 示波器 圖8 調諧器
你的出色合作伙伴
科爾摩根擁有豐富的運動控制解決方案、專業的協同設計能力、功能強大的調試軟件，可幫助客戶打造既滿足高動態、高性能系統需求又能充分減少諧振的傳動系統，讓客戶在激烈的市場競爭中贏得優勢。同時出色的運動控制產品性能及品質，保障了設備的長生命周期，降低設備綜合成本，助力客戶的長期發展。
