運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)抗干擾分析

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)作為一些自動(dòng)化設(shè)備的核心部分，其可靠性和穩(wěn)定性直接影響設(shè)備的性能，而影響其可靠性和穩(wěn)定性的主要因素之一是抗干擾問題。因此，如何有效地解決干擾問題是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中的一個(gè)不容忽視的問題。

???????一、干擾現(xiàn)象
　　在應(yīng)用中，常會遇到以下幾種主要干擾現(xiàn)象：
　　1、控制系統(tǒng)未發(fā)指令時(shí)，電機(jī)無規(guī)則地轉(zhuǎn)動(dòng)。
　　2、伺服電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)控制器讀取電機(jī)位置時(shí)，由電機(jī)端部的光電編碼器反饋回的數(shù)值無規(guī)律亂跳。
　　3、伺服電機(jī)運(yùn)行時(shí)，所讀取的編碼器的值與所發(fā)出指令值不吻合，且誤差值是隨機(jī)的，無規(guī)律的。
　　4、伺服電機(jī)運(yùn)行時(shí)，所讀取的編碼器的值與所發(fā)出指令值的差值為一穩(wěn)定的值或呈周期性變化。
　　5、與交流伺服系統(tǒng)共用同一電源的設(shè)備（如顯示器等）工作不正常。

　　二、干擾源分析
　　干擾進(jìn)入運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的渠道主要有兩類：
　　1，信號傳輸通道干擾，干擾通過與系統(tǒng)相聯(lián)的信號輸入通道、輸出通道進(jìn)入；
　　2，供電系統(tǒng)干擾。
　　信號傳輸通道是控制系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器接收反饋信號和發(fā)出控制信號的途徑，因?yàn)槊}沖波在傳輸線上會出現(xiàn)延時(shí)、畸變?
、衰減與通道干擾，在傳輸過程中，長線的干擾是主要因素。
　　任何電源及輸電線路都存在內(nèi)阻，正是這些內(nèi)阻才引起了電源的噪聲干擾，如果沒有內(nèi)阻，無論何種噪聲都會被電源短路吸收，在線路中不會建立起任何干擾電壓，此外，交流伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器本身也是較強(qiáng)的干擾源，它可以通過電源對其他設(shè)備進(jìn)行干擾。

　　三、抗干擾的措施

　　1、供電系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)
　?。?）實(shí)行電源分組供電，例如，將執(zhí)行電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源與控制電源分開，以防止設(shè)備間的干擾。
　?。?）采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅(qū)動(dòng)器對其他設(shè)備的干擾。該措施對以上幾種干擾現(xiàn)象都可以有效地抑制。
　?。?）采用隔離變壓器，考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是靠初次級線圈的互感耦合，而是靠初次級寄生電容耦合的，因此隔離變壓器的初次級之間均用屏蔽層隔離，減少其分布電容，以提高抗共模干擾能力。

　　2、信號傳輸通道的抗干擾設(shè)計(jì)

　　（1）光電耦合隔離措施
　　在長距離傳輸過程中，采用光電耦合器，可以將控制系統(tǒng)與輸入通道、輸出通道以及伺服驅(qū)動(dòng)器的輸入、輸出通道切斷電路之間的聯(lián)系。如果在電路中不采用光電隔離，外部的尖峰干擾信號會進(jìn)入系統(tǒng)或直接進(jìn)入伺服驅(qū)動(dòng)裝置，產(chǎn)生第一種干擾現(xiàn)象。
　　光電耦合的主要優(yōu)點(diǎn)是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾?，?
　　從而使信號傳輸過程中的信噪比大大提高。主要原因是：干擾噪聲雖然有較大的電壓幅度，但能量小，只能形成微弱電流，而光電耦合器輸入部分的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下工作，一般導(dǎo)通電流為10-15mA，所以即使有很高的大幅度的干擾，由于不能提供足夠的電流而被抑制掉。

　　（2）雙絞屏蔽線長線傳輸
　　信號在傳輸過程中會受到電場、磁場和地阻抗等干擾因素的影響，采用接地屏蔽線可以減小電場的干擾。
　　雙絞線與同軸電纜相比，雖然頻帶較差，但波阻抗高，抗共模噪聲能力強(qiáng)，能使各個(gè)小環(huán)節(jié)的電磁感應(yīng)干擾相互抵消。
　　另外，在長距離傳輸過程中，一般采用差分信號傳輸，提高抗干擾性能。采用雙絞屏蔽線長線傳輸可以有效地抑制第二、三、四種干擾現(xiàn)象的產(chǎn)生。

　?。?）接地
　　接地可以消除電流流經(jīng)地線時(shí)所產(chǎn)生的噪聲電壓，除了要將伺服系統(tǒng)接大地外，信號屏蔽線也要接地，防止靜電感應(yīng)和電磁干擾。如果沒有正確的接地，則可能會出現(xiàn)第二種干擾現(xiàn)象。?