Сравнение сервоприводов, которому можно верить

Каждый привод — на своей EtherCAT-шине, под своим мастером, но команда и способ измерения одни и те же: режим CSP, 60 об/мин, вал без нагрузки. Телеметрия — штатный sampler LinuxCNC на servo-thread, 1 кГц; в расчёт взяты 13 секунд установившегося движения, разгон отброшен.

Частота съёма здесь принципиальна. Опрос из пользовательского пространства (пара раз в секунду) даёт красивые, но бессмысленные числа: на такой выборке не видно ни дискрета отчёта, ни того, как ведёт себя слежение внутри оборота.

Оба привода — одного класса мощности, 750 Вт. Это важно для строки момента: привод докладывает его в долях своего номинала, и сравнивать эти доли между машинами разной мощности нельзя. Третий привод стенда, 400-ваттный, в таблицы ниже поэтому не поставлен, хотя телеметрия с него снималась той же оснасткой.

Напрашивается: «Inovance держит слежение в 2,5 раза ровнее — берём его». Такое чтение неверно трижды.

Первое: сравниваются не вендоры, а пары. Каждая строка таблицы — свойство связки «привод + его настройка + его механика», а не марки на шильдике. Средний момент за прогон различался вдвое — 54 против 22 при одинаковой команде и свободных валах, и уже это должно было насторожить: свободный вал не требует вдвое большего момента без причины. Причина нашлась, она разобрана ниже.

Второе: часть «неровности» — артефакт отчёта, а не вала. Wecon отдаёт скорость с дискретом 20 counts/s, Inovance — 16 000 counts/s: в 800 раз грубее. Часть «неровности» Inovance — артефакт этого грубого отчёта, а не реальная тряска вала. Прибор здесь меряет не только привод, но и то, как привод о себе докладывает.

Третье: таблица снята на одной скорости. Это оказалось решающим — следующий раздел показывает, почему.

Вал одного из приводов проворачивался рукой с ощутимым усилием — ровным, без рывков. Отсюда возникло подозрение: низкая дрожь слежения куплена не качеством регулятора, а сопротивлением на валу, которое работает демпфером. Проверяется это не рассуждением, а повторением замера на нескольких скоростях.

Момент против скорости. У SV660 он растёт вдвое, пока скорость растёт в восемь раз — заметная вязкая составляющая сопротивления. У VD3E почти плоско: плюс 21% на том же диапазоне. Приводы одной мощности, доли номинала сравнимы: сопротивление на валу есть у одного и практически отсутствует у другого.

Дрожь против скорости — в разные стороны. У SV660 она падает с ростом скорости, у VD3E растёт. Так и ведёт себя демпфер: чем быстрее вращение, тем сильнее вязкое сопротивление гасит колебания. Где демпфера нет, дрожь с ростом скорости увеличивается — как и положено.

Вывод из первой таблицы держался на одной точке. На 60 об/мин Inovance выглядел в 2,5 раза ровнее. На 15 об/мин всё наоборот: Wecon ровнее вдвое. Кривые пересекаются между 15 и 30 об/мин, и любая одиночная точка замера объявляет победителем того, на чьей стороне она случайно оказалась.

Природу сопротивления мы не разбирали физически. Динамическое торможение при снятии разрешения у этого привода параметром выключено (проверено по документации и чтением объекта с самого привода), так что кандидаты — потери в железе, механика на валу, уплотнение. Проверяется просто: отсоединить силовой кабель двигателя и покрутить вал рукой. Тяжелее на быстром вращении — сопротивление вязкое; одинаково — сухое трение.

Та же ошибка ловится и при сравнении осей одного станка. На программе с разной длиной ходов ось X у нас показала медиану ошибки слежения 0,27 мм против нуля у Y и Z — и это читалось как «X настроена хуже». Неправда: X просто дольше была в движении. На одинаковом движении с одинаковой подачей числа сошлись — 1,34 мм у всех трёх осей на подаче 3000 мм/мин.

Само отставание — штатный след позиционной петли, а не расстройка: оно пропорционально скорости, и отношение у нас одно и то же на разных подачах, около 37 с⁻¹. На прямой оно в геометрию не выходит — все оси отстают одинаково; срез появляется на углах и дугах.

Скоростную шкалу привода нельзя проверять по его же обратной связи: она считается через тот самый масштаб, который проверяется, — множитель сокращается, и замер подтверждает любую ошибку. Абсолютная проверка требует эталона снаружи цепочки. Наш эталон — метка на валу и рука: пять оборотов, провёрнутых вручную при снятом моменте, дали 42 203 264 counts — это +0,6% к паспортным 8 388 608 counts на оборот 23-битного энкодера.

И не меряйте на ползучем ходу: та же цепочка проверки на команде 6 об/мин дала расхождение 35% — это пульсации регулятора скорости на малых оборотах, а не ошибка шкалы. На 60 об/мин расхождение составило 0,3%.

Вал в обоих прогонах был без нагрузки. Поведение под моментом — отклик на ступеньку нагрузки, склонность к резонансу, точность под резом — мы этим замером не проверяли; для этого нужен нагруженный стенд с паспортом точности. Сопоставимая методика характеризации приводов под нагрузкой — одно из наших направлений исследований.

Настройки регуляторов мы не выравнивали — читали как есть. У двух приводов одного вендора, стоящих рядом, значения в группе усилений расходятся заметно, и это ещё одна причина не переносить такие таблицы на «вендор против вендора».

И главное ограничение метода, ради которого этот разбор написан: одна точка скорости не доказывает ничего. Минимум — лестница из четырёх режимов; если кривые пересекаются, честный ответ звучит как «до такой-то скорости ровнее один, выше — другой», а не как имя победителя.