為保證伺服系統(tǒng)的精確和穩(wěn)定,提高系統(tǒng)的品質,就需要對伺服系統(tǒng)進行補償。對系統(tǒng)進行補償的方法很多,常用的有串聯(lián)補償、反饋補償、順饋補償、前饋補償(即復合控制)、選擇性反饋與順饋等,除線性補償外,還有非線性補償。伺服系統(tǒng)的類型很多,被控對象多種多樣,I因此它們的工作狀況千差萬別。衡量一個系統(tǒng)品質的優(yōu)、劣,應該從它完成工作的質量來檢驗。當進行系統(tǒng)設計時,就應當把它應該完成的工作狀況和質量要求,變成可以計量的品質指標。這些指標大體上可分為兩類:一類是穩(wěn)態(tài)品質指標;另一類為動態(tài)品質指標。我們將分別結合系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設計和動態(tài)設計來討論。
伺服電機系統(tǒng)的特性通常用它的數學模型來描述,也是進行系統(tǒng)設計計算的基礎。這里主要討論系統(tǒng)的線性數學模型,用它的傳遞函數和頻率特性來表示。在介紹各種補償方法之前,先抓住伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度與過渡過程品質,簡單地討論它們與系統(tǒng)特性的關系,以利于對各種補償方法和補償裝置的功效的理解。
1.伺服電機系統(tǒng)特性與穩(wěn)態(tài)精度的關系
系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度是用穩(wěn)態(tài)誤差的數值來衡量的。伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,不僅與系統(tǒng)的特性有關,而且與輸入信號的類型有關。常用來分析伺服系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的典型輸入信號有四種,即階躍信號、斜坡信號(或稱等速信號)、拋物線信號(或稱等加速信號)和正弦信號(或稱諧波信號)。
以上簡單的分析表明:影響系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的主要是系統(tǒng)的低頻段特性,具體講,就看系統(tǒng)的開環(huán)增益的大小和串聯(lián)積分環(huán)節(jié)的多少。系統(tǒng)開環(huán)幅頻特性中頻段的位置與形狀,直接關系到系統(tǒng)的過渡過程品質,它們都與系統(tǒng)的開環(huán)增益和開環(huán)零、極點分布的狀況有關。這也是我們討論以下各種補償作用的主要依據。