Dans l'automatisation moderne et la fabrication intelligente, systèmes de servomoteurs sont des composants d'entraînement critiques dont les performances ont un impact direct sur la précision, la vitesse de réponse et la stabilité de l'équipement. Cependant, de nombreux ingénieurs rencontrent une bande passante insuffisante lors de la conception et du réglage du système d'asservissement. Une faible bande passante limite les performances dynamiques, entraînant une précision réduite, un retard de réponse et même une instabilité.
Avant de plonger dans les solutions, nous devons d’abord comprendre ce que bande passante du système d'asservissement signifie.
• Définition: La bande passante fait référence à la plage de fréquences dans laquelle le système peut suivre avec précision les signaux d'entrée.
• Impact: Bande passante plus élevée = meilleur suivi des changements de commandes rapides = performances dynamiques améliorées.
• Objectif: Maximiser la bande passante est essentiel pour atteindre un haut débit, contrôle de mouvement de haute précision.
♦ Mauvaise conception du contrôleur
Des gains faibles ou des algorithmes de contrôle trop simplifiés limitent la bande passante.
♦ Limites du servomoteur
Inductance, résistance et inertie (par exemple, une inertie élevée du rotor ralentit la réponse).
♦ Problèmes de charge mécanique
La friction, le jeu et la conformité du système de transmission dégradent la réactivité.
♦ Goulots d'étranglement du périphérique de rétroaction
Les encodeurs basse résolution ou les boucles de rétroaction lentes limitent la bande passante réalisable.
① Mettez à niveau votre algorithme de contrôle
Remplacez le PID de base par un contrôle adaptatif, une logique floue ou un contrôle prédictif de modèle (MPC).
Les algorithmes d'auto-réglage maintiennent une bande passante élevée dans diverses conditions.
② Affiner les gains du contrôleur
Augmentez les gains proportionnels (P) et dérivés (D) pour améliorer la réponse transitoire.
Mais : évitez les gains excessifs → l'instabilité (utilisez l'analyse du domaine fréquentiel pour l'optimisation).
③ Échangez dans un Servomoteur haute performance
Choisissez des moteurs avec :
• Faible inertie → Accélération plus rapide
• Densité de couple élevée → Meilleure réponse dynamique
• Faible constante de temps électrique (L/R) → Délai réduit
④ Optimiser la transmission mécanique
Remplacez les courroies/engrenages par des accouplements à entraînement direct ou rigides.
Utilisez des vis à billes préchargées et des guides linéaires pour minimiser le jeu.
Réduire la masse en mouvement → Réduire l'inertie réfléchie.
⑤ Déployer des dispositifs de rétroaction à grande vitesse
Passez à des encodeurs 23 bits ou plus ou à des échelles linéaires interférométriques.
Raccourcir le temps de cycle de la boucle de rétroaction → Permet des actions correctives plus rapides.
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Étape |
Action |
Gain de bande passante attendu |
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1 |
Analyser la bande passante actuelle via des tests de balayage de fréquence |
Référence |
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2 |
Ajustez les gains du contrôleur (par exemple, en utilisant des tracés de Bode) |
+20-50% |
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3 |
Remplacer les liaisons mécaniques par des connexions rigides |
+30% |
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4 |
Installer des commentaires haute résolution |
+15-25% |
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5 |
Passer au servomoteur à faible inertie |
+40-70% |
✅ Surveillance en temps réel : utilisez des oscilloscopes pour détecter rapidement le décalage de phase.
✅ Gestion thermique : la surchauffe des bobines augmente la résistance → baisse de bande passante.
✅ Analyse des vibrations : les résonances mécaniques limitent la bande passante utilisable – atténuez-les !
Les contraintes de bande passante dans les systèmes d’asservissement ne sont pas le fruit du hasard : ce sont des énigmes techniques. Grâce aux mises à niveau des algorithmes, aux réglages de précision, aux échanges de matériel et aux optimisations mécaniques, vous pouvez dépasser les plafonds de performances.
Rappelez-vous: Chaque augmentation de 10 % de la bande passante peut signifier des cycles plus rapides, des tolérances plus strictes et un débit plus élevé. Maintenant, libérez tout le potentiel de votre servo ! ⚡
