Das Konzept der Bandbreite ist nicht nur etwas, über das sich Kommunikationstechniker Gedanken machen müssen. Die Bandbreite ist auch ein grundlegendes Konzept für industrielle Servosysteme. Die Geschwindigkeit, mit der ein Servosystem auf Befehle antwortet, wird durch die Servobandbreite bestimmt.
Für Bewegungssteuerungssysteme, die eine hohe Genauigkeit und Reaktionsfähigkeit erfordern, ist dies eine wichtige Information.
In diesem Artikel werden wir das Konzept der Servobandbreite, die technischen Aspekte und die Rolle, die sie in der modernen Regelungstechnik spielt, erörtern.
Was ist die Servo-Bandbreite?
Die Servobandbreite misst, wie schnell ein Servosystem einer sich ändernden Eingabe genau folgen kann.
Der Begriff "Nachführung" bezieht sich darauf, wie gut ein Servosystem einem gewünschten Eingangssignal folgt. Wenn ein System richtig nachgeführt wird, stimmt sein Ausgangssignal sowohl in der Amplitude als auch in der Phase eng mit dem Eingangssignal überein, d. h. das System folgt genau den befohlenen Bewegungen oder Positionen.
Es gibt zwei wichtige technische Definitionen, die für die Servobandbreite relevant sind:
- Verfolgungsleistung (90% Amplitude): Ein System gilt als nachführend, wenn sein Ausgang mindestens 90% der Eingangsamplitude erreicht, was weniger als 10% Fehler bedeutet. Dies ist ein praktisches Maß dafür, wie gut das System Signalen im realen Einsatz folgt.
- Bandbreitenbegrenzung (-3 dB Punkt, 70.7% Amplitude): Eine formellere Definition der Bandbreite ist die Frequenz, bei der das Ansprechverhalten des geschlossenen Regelkreises um -3 dB abfällt und die Ausgangsamplitude auf 70,7% des Eingangswertes reduziert wird. An diesem Punkt wird die an die Last abgegebene Leistung halbiert, was den Punkt markiert, an dem die Hochfrequenznachführung zu schwächeln beginnt.
- Bandbreite hängt von der Schleifenverstärkung ab, die sich aus der kombinierten Reaktion von Anlage, Sensor, Motor, Antrieb und Regler ergibt. Diese Elemente bestimmen, wie schnell und genau das System auf Eingangsänderungen reagiert.
Was ist Servobandbreite in einfachen Worten?
Lassen Sie uns eine Analogie verwenden.
Stellen Sie sich vor, Sie fahren mit einem Auto auf einer Teststrecke zwischen Verkehrskegeln hindurch. Je schneller die Hütchen kommen (höhere Frequenz), desto schneller müssen Sie lenken, um die Hütchen zu umfahren. Wenn Ihr Auto jedem Hütchen genau ausweicht, ist Ihre Lenkreaktion straff und hat eine hohe Bandbreite. Wenn Ihr Lenkrad jedoch etwas locker sitzt, kommt es zu einer Verzögerung, die Lenkreaktion wird träge, und Sie fahren gegen Hütchen: Das ist eine niedrige Bandbreite, d. h. das System kann nicht mithalten.
Stellen Sie sich unter Amplitude vor, wie stark Sie das Rad drehen.
Bei einer Amplitude von 90% werden die Kegel immer noch genau umgangen (weniger als 10% Fehler).
Am -3-dB-Punkt (70,7%-Amplitude) wird Ihre Reaktion schwächer - Sie lenken unter und haben Mühe, mitzuhalten.
Ein Servosystem funktioniert auf die gleiche Weise: Eine höhere Bandbreite bedeutet eine bessere und schnellere Verfolgung von Eingangsänderungen.
Welche Bedeutung hat die Bandbreite in Servosystemen?
Im Folgenden werden die Bedeutung und der Einfluss der Bandbreite auf die Systemleistung erörtert, wobei der Schwerpunkt auf dem Frequenzgang, den Regelkreisgewinnen und den Auswirkungen hoher Bandbreiten liegt.
Frequenzgang und Stabilität
Bei Servosystemen ist die Bandbreite ein wichtiger Aspekt des Frequenzgangs, und die beiden Konzepte sind eng miteinander verbunden. Der Frequenzgang beschreibt, wie gut ein System den Eingangssignalen über einen bestimmten Frequenzbereich folgen kann, während sich die Bandbreite speziell auf die obere Grenze dieses Frequenzbereichs bezieht, in dem das System noch genau reagieren kann.
Durch die Analyse des Amplituden- und Phasengangs lässt sich feststellen, wie reaktionsschnell und stabil das System über verschiedene Frequenzbereiche hinweg ist.
Faktoren, die die Servobandbreite beeinflussen
Die Servobandbreite wird von mehreren Faktoren beeinflusst. Mechanische Eigenschaften wie Trägheit, Reibung und Getriebeübersetzung wirken sich auf die Reaktionsgeschwindigkeit aus, wobei höhere Trägheit oder Reibung die Bandbreite verringern.
Motorspezifikationen (AC vs. DC), Leistung und Drehmoment beeinflussen die Leistung. AC-Motoren sind effizienter, während DC-Motoren ein geringeres Bandbreitenpotenzial haben. Das Design des Steuersystems, einschließlich Rückkopplungsmechanismen (Encoder, Resolver) und Regler (PID oder digital), beeinflusst die Präzision.
Wie hängt die Servobandbreite mit den Regelkreisen in einem Servosystem zusammen?
Die Servobandbreite steht in engem Zusammenhang mit den Regelkreisen in einem Servosystem, einschließlich Strom-, Geschwindigkeits- und Positionsregelkreisen.
Jede Schleife ist für bestimmte Funktionen zuständig, die zur Gesamtleistung, Stabilität und Reaktionsfähigkeit des Systems beitragen.
Die Bandbreite dieser Schleifen bestimmt die Geschwindigkeit und Präzision, mit der sich das System an Befehlsänderungen und externe Störungen anpassen kann.
- Regelkreis-Hierarchie: Servosysteme verwenden häufig eine Kaskade von Regelkreisen, wobei sich jeder Kreis (Strom, Geschwindigkeit und Position) auf einen bestimmten Aspekt der Servoregelung konzentriert. Die Bandbreite der einzelnen Regelkreise variiert je nach ihrer Rolle in der Hierarchie. Der Stromregelkreis als innerster Regelkreis hat die höchste Bandbreite, um schnelle und präzise Reaktionen zu ermöglichen. Danach folgt der Geschwindigkeitsregelkreis, gefolgt vom Lageregelkreis, der die geringste Bandbreite aufweist.
- Schnelligkeit und Präzision der Reaktion: Die Bandbreite eines Regelkreises hat einen direkten Einfluss darauf, wie schnell und genau er auf Änderungen des vorgesehenen Befehls (Strom, Geschwindigkeit oder Position) reagieren kann. Eine höhere Bandbreite ermöglicht es dem Regelkreis, schneller auf Eingangsänderungen zu reagieren, wodurch die Systemleistung verbessert wird.
- Stabilität und Leistung des Systems: Das Zusammenspiel zwischen den Bandbreiten dieser Regelkreise ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Systemstabilität und das Erreichen einer optimalen Leistung. Jeder Regelkreis muss fein abgestimmt sein, um seine spezifischen Anforderungen zu erfüllen, ohne Instabilität in anderen Teilen des Systems zu verursachen.
- Gemeinsame Operation: Diese Regelkreise arbeiten auf koordinierte Weise und bauen auf der Leistung des vorherigen Regelkreises auf. Die schnelle Reaktion des Stromregelkreises unterstützt den Geschwindigkeitsregelkreis bei der effektiven Steuerung der Motordrehzahl, wodurch der Lageregelkreis in die Lage versetzt wird, die Position des Motors genau zu steuern.
Gehen wir nun etwas näher auf die drei Haupttypen von Regelkreisen ein: Strom, Geschwindigkeit und Position.
Kaskadierte Regelkreise
Kaskadierte Regelkreise in Servosystemen bestehen aus verschachtelten Kreisen, von denen jeder einen bestimmten Parameter mit seiner eigenen Bandbreite regelt. Diese Regelkreise arbeiten zusammen, um Strom, Geschwindigkeit und Position zu steuern und eine genaue und stabile Regelung zu gewährleisten. Jeder Regelkreis ist für seine spezifische Aufgabe optimiert, von der schnellen Stromanpassung bis zur präzisen Positionierung.
Aktuelle Runde
Die Stromschleife steuert das Drehmoment des Motors durch Regelung des Stroms.
Die hohe Bandbreite ermöglicht eine schnelle Anpassung an wechselnde Stromanforderungen und stellt sicher, dass der Motor ein präzises Drehmoment erzeugt, um schnell auf Eingaben und Störungen zu reagieren.
- Funktion: Verwaltet den dem Motor zugeführten Strom, um eine genaue Drehmomenterzeugung zu gewährleisten.
- Wichtigkeit: Schnelle Stromanpassungen sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Drehmomentgenauigkeit und die schnelle Reaktion auf Befehlsänderungen und Störungen.
- Bandbreite: Im Allgemeinen der höchste unter den Regelkreisen, um eine schnelle und präzise Stromregelung zu ermöglichen.
Geschwindigkeitsschleife
Der Geschwindigkeitsregelkreis, der sich in der Mitte der kaskadierten Regelstruktur befindet, hat eine moderate Bandbreite. Er sorgt dafür, dass der Motor das vorgegebene Geschwindigkeitsprofil genau einhält. Diese Schleife passt das von der Stromschleife erzeugte Drehmoment an, um die gewünschte Geschwindigkeit beizubehalten.
- Funktion: Der Geschwindigkeitsregelkreis regelt die Motordrehzahl entsprechend dem vorgegebenen Geschwindigkeitsbefehl und sorgt so für einen gleichmäßigen und effizienten Motorlauf.
- Wichtigkeit: Sie ist entscheidend für eine gleichmäßige und genaue Drehzahlregelung, die Laststörungen und Trägheit ausgleicht, um eine konstante Leistung zu gewährleisten.
- Bandbreite: Die Bandbreite ist hier geringer als bei der Stromschleife, aber hoch genug, um dynamische Geschwindigkeitsänderungen ohne Instabilität zu bewältigen. Dieses Gleichgewicht ist wichtig, um die gewünschte Leistung zu erhalten und gleichzeitig Schwingungen zu vermeiden.
Positionsschleife
Die Positionsschleife ist die äußerste Schleife mit der geringsten Bandbreite. Sie steuert die präzise Positionierung des Motors oder der Last. Sie nutzt die Eingaben aus der Geschwindigkeitsschleife, um die Motorposition anzupassen und sicherzustellen, dass die Endposition der Last genau und konsistent mit dem Eingangsbefehl ist.
- Funktion: Der Positionsregelkreis steuert die Motor- oder Lastposition so, dass sie mit der befohlenen Position übereinstimmt, was Genauigkeit und Konsistenz gewährleistet.
- Wichtigkeit: Es ermöglicht eine präzise Positionierung und korrigiert Positionsfehler, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, was für Anwendungen, die eine hohe Positionsgenauigkeit erfordern, unerlässlich ist.
- Bandbreite: Die Bandbreite dieses Regelkreises ist die geringste unter den Regelkreisen und eignet sich für die Regelung langsamer und weniger häufiger Positionsänderungen im Vergleich zu Strom- und Geschwindigkeitsanpassungen.
Wie wird die Servobandbreite gemessen?
Die Servobandbreite wird üblicherweise in Hertz (Hz) oder Radiant pro Sekunde (rad/sec) gemessen.
Die Messung der Servobandbreite umfasst mehrere Techniken zur Bestimmung des Frequenzgangs des Systems und der Fähigkeit, Eingangsbefehle genau zu verfolgen - Sinus-Eingangstest, Bode-Plot-Analyse und Analyse der Übertragungsfunktion des geschlossenen Regelkreises.
Messung der Servo-Bandbreite
Standardservosysteme haben Bandbreiten von unter 15 Hz, größere Systeme liegen bei 1-2 Hz. Direkt angetriebene Systeme haben die Bandbreiten auf bis zu 50 Hz erhöht. Torquemotoren und hochempfindliche Sensoren, die in den 1970er Jahren eingeführt wurden, verbessern die Genauigkeit und verringern das Umkehrspiel, was Anwendungen wie Raketen und Satelliten zugute kommt.
Es gibt verschiedene Methoden zur Messung der Servobandbreite:
Sinusförmiger Eingangstest
- Testverfahren: Legen Sie ein niederfrequentes sinusförmiges Signal an und erhöhen Sie dann schrittweise die Frequenz.
- Datenerfassung: Ausgangsamplitude aufzeichnen und mit dem Eingang vergleichen.
- Bandbreitenbestimmung: Bestimmen Sie die Frequenz, bei der der Ausgang auf 70,7% der Eingangsamplitude (-3 dB) abfällt.
- Vorteile des Tests: Bietet eine intuitive Möglichkeit zur Messung von Frequenzgang und Leistung.
Bode-Plot-Analyse
- Testverfahren: Legen Sie eine Reihe von Frequenzen an und zeichnen Sie die Amplituden- und Phasenantworten auf.
- Datenerfassung: Identifizieren Sie den -3-dB-Punkt, an dem der Ausgang 70,7% der Eingangsamplitude beträgt.
- Bandbreitenbestimmung: Bewerten Sie die Phasenspanne für die Stabilität.
- Vorteile des Tests: Bietet detaillierte Einblicke in die Systemreaktion und hilft, Stabilitätsprobleme zu erkennen.
Übertragungsfunktion des geschlossenen Regelkreises
- Testverfahren: Analysieren Sie die Eingangs-Ausgangs-Beziehung des geschlossenen Systems im Frequenzbereich.
- Datenerfassung: Messen oder modellieren Sie die Reaktion des Systems, um die Bandbreite zu bestimmen.
- Bandbreitenbestimmung: Ermitteln Sie den -3 dB-Punkt für die Bandbreitenmessung.
- Vorteile des Tests: Bietet eine genaue Messung der Systemdynamik und -stabilität.
Nachdem wir nun wissen, was die Servobandbreite und ihre Funktion ist, ist es an der Zeit zu erörtern, wie sie mit der Motordimensionierung und der Verlustleistung in einem Servosystem zusammenhängt.
Welcher Zusammenhang besteht zwischen Bandbreite, Motordimensionierung und Verlustleistung?
Servobandbreite, Motorgröße und Verlustleistung sind eng miteinander verbunden. Eine höhere Bandbreite erfordert ein schnelleres Ansprechen des Motors, was zu größeren Beschleunigungen und einer höheren Verlustleistung führt, was eine Herausforderung für das Wärmemanagement darstellt.
Die Ausgewogenheit dieser Faktoren gewährleistet eine optimale Servoleistung und Langlebigkeit.
Bandbreite und Schleifenverstärkung
Ein entscheidender Aspekt bei der Anpassung der Servobandbreite ist die Steuerung der Schleifenverstärkung des Steuerungssystems.
Eine höhere Bandbreite erfordert eine höhere Schleifenverstärkung, was jedoch mit Abstrichen bei der Systemstabilität verbunden ist.
Um eine höhere Servobandbreite zu erreichen, muss die Schleifenverstärkung des Regelsystems erhöht werden.
Eine höhere Schleifenverstärkung führt zu einem besseren Ansprechverhalten des Systems, erfordert aber eine sorgfältige Abstimmung, um Instabilität zu vermeiden.
Stabilitätseinschränkungen
Die maximal erreichbare Bandbreite wird durch Stabilitätsfaktoren wie Phasenspanne und Verstärkungsspanne begrenzt.
Die Phasenspanne sorgt für Stabilität bei der gewünschten Bandbreitenfrequenz, während die Verstärkungsspanne Schwingungen verhindert, wenn die Phase -180 Grad erreicht.
- Phase Marge: Damit wird gemessen, wie weit das System von einer Instabilität in Bezug auf die Phasenverschiebung entfernt ist, um sicherzustellen, dass das System Änderungen des Steuersignals verarbeiten kann, ohne instabil zu werden. Eine ausreichende Phasenspanne ist entscheidend für einen stabilen Betrieb, insbesondere bei höheren Bandbreiten.
- Gewinnspanne: Dieser Spielraum gibt an, um wie viel die Verstärkung erhöht werden kann, bevor das System instabil wird. Eine angemessene Verstärkungsspanne ist wichtig, um Schwingungen zu vermeiden und eine stabile Leistung zu gewährleisten.
Verlustleistung
Höhere Bandbreiten erfordern schnellere Beschleunigungen des Motors, wodurch die Kräfte und die Verlustleistung steigen, was wiederum thermische Herausforderungen mit sich bringt.
- Verstärkte Kräfte: Bei einer höheren Bandbreite muss der Motor größere Kräfte aufbringen, um schneller zu reagieren. Dies führt zu einem höheren Stromverbrauch und einer größeren Wärmeabgabe, da sich der Motor ständig an die Eingangsänderungen anpasst. Je häufiger der Motor beschleunigt oder abbremst, desto mehr Energie geht als Wärme verloren.
- Thermische Grenzwerte: Die Wärmekapazität des Motors begrenzt die erreichbare Bandbreite. Übermäßige Wärme durch schnellere Reaktionen kann zu thermischem Durchgehen führen, was die Ineffizienz verschlimmert und bei unzureichender Kühlung zu Überhitzung führt. Um dies zu verhindern und eine stabile Leistung aufrechtzuerhalten, ist eine angemessene Kühlung unerlässlich.
Motor-Dimensionierung
Die Dimensionierung der Motoren wird nicht nur durch die Lastanforderungen beeinflusst, sondern auch durch die Notwendigkeit, die Verlustleistung und die thermische Kapazität in den Griff zu bekommen. Motoren mit höherer thermischer Kapazität (erkennbar an höheren Km-Werten) können die bei hohen Bandbreiten entstehende Wärme ohne Überhitzung aufnehmen.
- Thermische Kapazität: Motoren mit höherer Wärmekapazität können mehr Wärme abführen und ermöglichen so einen Betrieb mit höherer Bandbreite.
- Überlegungen zur Dimensionierung: Die richtige Dimensionierung der Motoren beinhaltet die Auswahl von Motoren, die der thermischen Belastung durch höhere Bandbreiten gewachsen sind und eine zuverlässige und effiziente Leistung gewährleisten.
Ist der Motor zu groß, verringert sich die Bandbreite und die Effizienz. Ist er zu klein, kann er eine übermäßige Verlustleistung verursachen und einen Ausfall riskieren. Ein unterdimensionierter Motor läuft mit maximalem Strom und erzeugt übermäßige Wärme, die die Wicklungen belastet, was zu thermischer Überlastung und verkürzter Lebensdauer des Motors führen kann.
Was ist ein High Bandwidth Servo System?
Ein Servosystem mit hoher Bandbreite ist darauf ausgelegt, schnell auf Änderungen der Eingangsbefehle und Störungen zu reagieren.
Diese Reaktionsfähigkeit wird durch ein hochfrequentes Verhalten der Regelkreise, insbesondere des Strom-, Geschwindigkeits- und Positionsregelkreises, erreicht.
Zu den wichtigsten Merkmalen, die ein Servosystem mit hoher Bandbreite ausmachen, gehören;
- Hohe Reaktionsfähigkeit: Ein Servosystem mit hoher Bandbreite kann sich schnell an Änderungen der Eingangsbefehle anpassen und gewährleistet eine präzise Steuerung von Position, Geschwindigkeit und Drehmoment. Diese schnelle Anpassung ist entscheidend für Anwendungen, die schnelle und genaue Bewegungen erfordern.
- Schnelle Einschwingzeit: Diese Systeme verkürzen die Zeit, die benötigt wird, um die gewünschte Position oder Geschwindigkeit zu erreichen, was die Gesamtleistung erhöht. Schnellere Einschwingzeiten bedeuten, dass sich das System nach einer Befehlsänderung schnell stabilisieren kann, was die Effizienz erhöht.
- Effektive Störungsunterdrückung: Servosysteme mit hoher Bandbreite können mit hochfrequenten Störungen umgehen und behalten ihre Stabilität und Genauigkeit auch unter wechselnden Lastbedingungen bei. Diese Fähigkeit gewährleistet eine gleichbleibende Leistung trotz externer Störungen.
- Erhöhte Verlustleistung: Höhere Bandbreiten erfordern größere Motorkräfte und -beschleunigungen, die zu einer höheren Wärmebelastung und Verlustleistung führen. Das Management dieser Wärme ist wichtig, um Überhitzung zu vermeiden und die Systemzuverlässigkeit zu erhalten.
Was ist ein Low Bandwidth Servo System?
Ein Servosystem mit geringer Bandbreite ist auf Anwendungen zugeschnitten, bei denen eine schnelle Reaktion auf Eingangsänderungen und Störungen weniger wichtig ist. Bei diesen Systemen werden die Regelverstärkungen auf niedrigere Werte eingestellt, was zu einem geringeren Frequenzgang führt.
Dadurch eignen sie sich für Anwendungen, die eher eine stabile und gleichmäßige Steuerung als eine schnelle und dynamische Leistung erfordern. Einige wichtige Faktoren, auf die man achten sollte, sind:
- Geringere Reaktionsfähigkeit: Servosysteme mit geringer Bandbreite reagieren langsamer auf Änderungen der Eingangsbefehle. Diese langsamere Reaktion kann bei Anwendungen, bei denen die Minimierung von Überschwingen und Oszillationen wichtig ist, von Vorteil sein.
- Längere Abwicklungszeit: Diese Systeme benötigen mehr Zeit, um die gewünschte Position oder Geschwindigkeit zu erreichen, was in Szenarien akzeptabel ist, in denen Hochgeschwindigkeitsleistung keine Priorität ist. Diese Eigenschaft eignet sich für Anwendungen, bei denen die Präzision wichtiger ist als die Geschwindigkeit.
- Begrenzte Störungsunterdrückung: Systeme mit geringer Bandbreite sind weniger effizient bei der Bewältigung hochfrequenter Störungen. Sie sind jedoch für Anwendungen mit relativ stabilen und vorhersehbaren Lastbedingungen geeignet.
- Reduzierte Verlustleistung: Eine geringere Bandbreite führt zu geringeren Motorkräften und -beschleunigungen und damit zu einer geringeren thermischen Belastung und Verlustleistung. Diese Eigenschaft macht Systeme mit geringer Bandbreite energieeffizienter und thermisch einfacher zu handhaben.
Wie kann man zwischen hoher und niedriger Bandbreite wählen?
Bei der Auswahl der richtigen Bandbreite für ein Servosystem müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, die sich auf Leistung, Stabilität und Wärmemanagement auswirken.
Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Überlegungen, die Ihnen bei der Entscheidung zwischen hoher und niedriger Bandbreite für Ihre Anwendung helfen.
Anforderungen an die Bewerbung
- Geschwindigkeit und Präzision: Für Anwendungen, die eine schnelle Reaktion und hohe Präzision erfordern, wie Robotik, CNC-Bearbeitung und Halbleiterfertigung, ist eine hohe Bandbreite erforderlich. Diese Systeme müssen schnell auf Steuersignale reagieren und präzise Bewegungen ausführen.
- Stabilität und Gleichmäßigkeit: Eine niedrige Bandbreite eignet sich besser für Anwendungen, bei denen ein gleichmäßiger und stabiler Betrieb wichtiger ist als Geschwindigkeit, z. B. bei Fördersystemen und beim Materialtransport. Diese Anwendungen profitieren von langsameren, kontrollierteren Bewegungen.
Merkmale der Belastung
- Dynamische Lasten: Systeme mit hoher Bandbreite sind ideal für Anwendungen mit schnell wechselnden Lasten. Sie können sich schnell anpassen, um die Genauigkeit und Stabilität der Steuerung aufrechtzuerhalten, so dass die Leistung nicht durch plötzliche Änderungen beeinträchtigt wird.
- Stabile Lasten: Für Anwendungen mit konstanten und vorhersehbaren Lasten ist eine geringe Bandbreite ausreichend. Diese Systeme können die Last effektiv steuern, ohne dass schnelle Anpassungen erforderlich sind, wodurch sie stabiler und einfacher zu verwalten sind.
Störungsabweisung
- Hochfrequenz-Störungen: Systeme mit hoher Bandbreite zeichnen sich durch die Unterdrückung von hochfrequenten Störungen aus. Diese Fähigkeit trägt dazu bei, die Genauigkeit und Stabilität in Umgebungen mit häufigen oder unvorhersehbaren Änderungen zu erhalten.
- Niederfrequente Störungen: Systeme mit geringer Bandbreite sind in Umgebungen mit minimalen hochfrequenten Störungen geeignet. Sie bieten eine stabile Steuerung ohne die Notwendigkeit schneller Reaktionen und eignen sich für besser vorhersehbare Umgebungen.
Thermisches Management
- Verlustleistung: Systeme mit hoher Bandbreite erzeugen aufgrund der höheren Motorkräfte und Beschleunigungen mehr Wärme. Um Überhitzung zu vermeiden und die Leistung aufrechtzuerhalten, sind geeignete Kühl- und Wärmemanagementlösungen erforderlich.
- Thermische Beschränkungen: Wenn das Wärmemanagement eine Rolle spielt, sind Systeme mit geringer Bandbreite möglicherweise vorzuziehen. Sie erzeugen weniger Wärme, so dass weniger umfangreiche Kühllösungen erforderlich sind und sie thermisch einfacher zu verwalten sind.
Systemstabilität
- Phasen- und Verstärkungsspannen: Systeme mit hoher Bandbreite erfordern eine sorgfältige Abstimmung der Regelverstärkungen, um die Stabilität zu erhalten. Die Gewährleistung angemessener Phasen- und Verstärkungsmargen ist zur Vermeidung von Oszillationen und Instabilität unerlässlich.
- Einfachheit und Robustheit: Systeme mit geringer Bandbreite sind im Allgemeinen einfacher abzustimmen und zu warten. Sie bieten eine robuste Leistung bei geringerem Risiko der Instabilität und eignen sich daher für Anwendungen, bei denen Einfachheit gefragt ist.
Kosten und Komplexität
- Systeme für hohe Bandbreiten: Diese Systeme sind in der Regel komplexer und teurer. Sie erfordern fortschrittliche Steuerungsalgorithmen, Hochleistungsmotoren und Kühlsysteme, um die erhöhte thermische Belastung zu bewältigen.
- Systeme mit geringer Bandbreite: Systeme mit geringer Bandbreite sind einfacher und kostengünstiger. Sie eignen sich für budgetbewusste Anwendungen, bei denen die Hochgeschwindigkeitsleistung nicht unbedingt erforderlich ist, und bieten eine zuverlässige Steuerung zu geringeren Kosten.
Fazit
Es ist nicht schwer, die Geschwindigkeit Ihrer Servobandbreite zu optimieren. Sie müssen lediglich die Systemeinstellung, die Schleifenverstärkungen und die Rückkopplungsschleifen verbessern und anpassen.
Um die höchste Leistung eines Servosystems zu erzielen, sollten Sie sicherstellen, dass es die höchste Bandbreite und die höchsten Regelkreisverstärkungen aufweist. Auch durch eine ordnungsgemäße Kalibrierung, die Verwendung hochwertiger Komponenten und die Minimierung von Rauschen können Sie die Systemleistung erheblich verbessern.
