負(fù)載：5 Kg

任務(wù)：每分鐘定位移動(dòng)500次，每次不超過(guò)20um過(guò)沖。

分辨率：1um

配置：齒形皮帶（一次共振頻率為20Hz），外接直線編碼器，帶CANbus或Profibus接口的Ecostep伺服。

采用23S31電機(jī)（見(jiàn)圖1），ECOSTEP100驅(qū)動(dòng)器，外加1um的光電直線編碼器。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的平均功耗約10W，可采用2A x 60VDC的電源。這就構(gòu)成了一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的高精度快速定位系統(tǒng)。

圖1：23S31電機(jī)


23S31伺服電機(jī)通過(guò)齒形同步皮帶拖動(dòng)負(fù)載，直線編碼器安裝在直線平臺(tái)上，直線編碼器輸出接ECOSTEP100的主編碼器接口(master encoder)，通過(guò)ECOSTEP100內(nèi)部的編程設(shè)置，可以使伺服系統(tǒng)基于直線編碼器的反饋信號(hào)做位置環(huán)控制，其分辨率取決于直線編碼器的分辨率。

我們可以把這套齒形皮帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的絲杠系統(tǒng)做一個(gè)性能對(duì)比。假如同步帶輪周長(zhǎng)為125mm，而絲杠導(dǎo)程為10mm，那么從圖2可以看到：當(dāng)位移小于15mm時(shí)，皮帶系統(tǒng)會(huì)稍慢一點(diǎn)，但如果位移較長(zhǎng)，那么皮帶系統(tǒng)會(huì)快得多?？刂破髯畲蟮奶魬?zhàn)是解決兩個(gè)物體之間因?yàn)榕浜蠁?wèn)題產(chǎn)生的共振，它通常會(huì)導(dǎo)致50ms左右的定位延遲（見(jiàn)圖3）。為了達(dá)到更好的性能，我們采用一個(gè)可調(diào)整的低通濾波器做前置反饋控制（feed forward control）



圖2：定位時(shí)間與行程曲線

紅色表示125mm帶輪的皮帶系統(tǒng)，綠色表示10mm導(dǎo)程的絲杠系統(tǒng)



圖3：0.5mm的單步響應(yīng)

紅色表示正常的輸入值，綠色表示負(fù)載實(shí)際的定位響應(yīng)值