基于伺服控制系统的行星减速机精度调节

王志平

摘 要：在机械加工领域当中，行星减速机发挥着至关重要的作用。而随着人们对零部件机械加工精度要求的逐渐提高，以及尽可能有效满足其在消除噪音污染等方面的需求，需要对行星减速机进行相应的精度调节，使其可以将噪音和侧隙降至最低，进而真正实现高精度运行。在这一背景下，本文将在简单介绍伺服控制系统的基础之上，从伺服控制系统的视角尝试对行星减速机精度调节进行简要分析研究。

关键词：伺服控制系统；行星减速机；精度调节

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.052

1 伺服控制系统的简要概述

笔者通过查阅大量有關行星减速机的文献资料，发现当前最为先进的行星减速机也无法真正实现“零侧隙”，而只能将行星减速机的侧隙控制在3arcmin以内。虽然从整体上来看，侧隙相对较小，但随着行星减速机运行时间的不断加长，各零部件相互磨损，必然会使得齿轮在啮合的过程中产生越来越大的侧隙，特别是在行星减速机实现高速运转时，经常还会伴随出现较大的噪声[1]。

纵观当前市面上已有的伺服控制系统，从驱动原件的角度来看主要可以将其分为三种伺服系统，分别为机电、液压以及气动伺服系统。伺服控制系统中以运用反馈调节即PID控制为主。通过将测量的变量和理想值相互对此，此后根据产生的误差对系统响应进行调节控制。图1展示的就是伺服控制系统的结构示意图：

2 基于伺服控制系统对行星减速机的精度调节

2.1 基本参数

在利用伺服控制系统对行星减速机进行精度调节的过程中，首先需要明确比例与微分环节以及积分环节，这三个最为重要的基本参数，其直接影响着伺服控制系统自身的精确度，只有在保障伺服控制系统具有较高精确度的前提下，才能精准、高效地完成对行星减速机的精度调节。比例环节这一基本参数，指的就是按比例反应系统的偏差，譬如说在行星减速机当中，对输入角位移偏差以及输出角位移偏差的响应控制[2]。而积分环节则指的是在消除系统当中的稳态误差，行星减速机利用伺服控制系统中的积分环节基本参数，可以有效提高自身精确度，达到灵活控制的效果。此外，随着行星减速机和伺服控制系统的不断运行，其实际反应信号与初始反应信号之间也会随之产生相应的偏差变化，而这一变化趋势就是微分环节，带有明显的可预见色彩。通常情况下，伺服控制系统中的基本参数不会单独出现和独立使用，需要彼此相互配合才能有效发挥伺服控制系统的应有效用。

2.2 精度调节

从本质上来说，基于伺服控制系统对行星减速机进行精度调节，就是将二者视为一个完整的传动系统，借由伺服控制系统当中自带的反馈调节功能，使得行星减速机在完成一系列传递动作时，能够更加高效、精准地调节其传动精度。通过笔者长期对行星减速机及其运行状态的观察，发现在没有控制系统调节的状态下，行星减速机运转时间越长，在两个相配齿轮工作齿面互相接触的过程中，与之相对应的非工作齿面中会产生越来越大的侧隙，如果侧隙超过规定值，则此时行星减速机将失去运转性能，处于报废状态。而通过利用伺服控制系统调节行星减速机的精度，根据行星减速机的实际运行状态可知，在初始阶段，伺服控制系统将对前后偏差进行自动识别，如果此时前后偏差值相对比较小，也就是说前后比值比较稳定的情况下，运用伺服控制系统的反馈响应功能，此时并不需要调节行星减速机的精度。而在行星减速机运行速度的不断延长下，齿轮之间相互啮合过程中产生的磨损也越来越多，此时将会导致侧隙生成并愈发变大。而通过运用伺服控制系统本身自带的放大环节，放大行星减速机当中相对比较小的偏差，此时驱动装置将会自动接收到来自反馈调节的反馈响应，随后驱动装置在这一响应下将会产生与之相对应的各动作[3]。当输入对比值以及输出对比值与理想值完全一致时，驱动装置将完成全部动作，由此使得行星减速机所获得的输出值能够具有明显的高精度性。现阶段，有许多研究人员表示由于伺服控制系统本身的控制和反应能力比较强，因此将其运用在行星减速机当中能够有效帮助其完成相应动作，加之其成本不高，也没有较高的应用限制，因此可以被广泛推广使用在行星减速机当中，用于完成精度调节。但随着行星减速机机型的逐渐高端化，成本也将逐渐增加，因此利用伺服控制系统调节行星减速机精度还需得到进一步的优化改进。

3 结束语

通过本文的分析研究，我们可以准确了解到伺服控制系统确实能在一定程度上起到调节行星减速机精度的重要作用，并且利用伺服控制系统的成本相对低廉，具有良好的应用价值。而未来行星减速机还有可能通过设计应用嵌套模式强化自身控制和精度调节，即在主机控制系统内部嵌套伺服控制系统，以充分利用现有硬件的基础上完成对行星减速机软硬件的同时控制，从而帮助行星减速机有效实现高精度运行。

参考文献：

[1]范树迁，张丽丽，王磊等.高精度伺服行星减速机测量系统[J].2011.

[2]张丽丽.精密行星伺服减速器静态测试系统的开发[D].电子科技大学，2012.

[3]齐浩然，王晓玲，张林涛.RV精密减速器综合参数测量机的研制[J].机械传动，2016（06）：162-165.