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數(shù)控系統(tǒng)伺服驅(qū)動優(yōu)化方法

作者： 時間：2018-08-17 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏

目前數(shù)控機床配置的數(shù)控系統(tǒng)主要有日本FANUC和德國SIEMENS系統(tǒng)，如何提高伺服驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)特性，這也是維修及調(diào)試人員必須要做的一項很重要的工作。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201808/387168.htm

伺服驅(qū)動優(yōu)化的目的就是讓機電系統(tǒng)的匹配達(dá)到最佳，以獲得最優(yōu)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能。在數(shù)控機床中，機電系統(tǒng)的不匹配通常會引起機床震動、加工零件表面過切、表面質(zhì)量不良等問題。尤其在磨具加工中，對伺服驅(qū)動的優(yōu)化是必須的。

數(shù)控系統(tǒng)伺服驅(qū)動包括3個反饋回路，即位置回路、速度回路以及電流回路，其組成的框圖如圖1所示。最內(nèi)環(huán)回路反應(yīng)速度最快，中間環(huán)節(jié)反應(yīng)速度必須高于最外環(huán)，如果沒有遵守此原則，將會造成震動或反應(yīng)不良。

圖1 伺服系統(tǒng)控制回路

伺服優(yōu)化的一般原則是位置控制回路不能高于速度控制回路的反應(yīng)，因此，若要增加位置回路增益，必須先增加速度回路的增益。如果僅僅增加位置回路增益，機床很容易產(chǎn)生振動，造成速度指令及定位時間增加，而非減少。在做伺服優(yōu)化時必須知道機床的機械性能，因為系統(tǒng)優(yōu)化是建立在機械裝配性能之上的，即不僅要確保伺服驅(qū)動的反應(yīng)，而且也必須確保機械系統(tǒng)具備高剛性。

以日本FANUC 0iC系統(tǒng)為例，詳細(xì)講解伺服驅(qū)動優(yōu)化過程。主要過程在伺服調(diào)整畫面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，畫面如圖2所示。

圖2 FANUC伺服調(diào)整畫面

首先將功能位參數(shù)P2003的位3 設(shè)定1，回路增益參數(shù)P1825設(shè)定為3000，，速度增益參數(shù)P2021從200增加，每加100后，用JOG移動坐標(biāo)，看是否震動，或看伺服波形(TCMD)是否平滑。

注：速度增益=[負(fù)載慣量比(參數(shù)P2021)+256]/256 *100。負(fù)載慣量比表示電機的慣量和負(fù)載的慣量比，直接和具體的機床相關(guān)，一定要調(diào)整。

伺服波形顯示：把參數(shù)P3112#0改為1(調(diào)整完后,一定要還原為0)，關(guān)機再開機。采樣時間設(shè)定5000，如果調(diào)整X軸，設(shè)定數(shù)據(jù)為51,檢查實際速度。

圖3伺服波形設(shè)置畫面

如果在起動時，波形不光滑(如圖4所示)，則表示伺服增益不夠，需要再提高。如果在中間的直線上有波動，則可能由于高增益引起的震動，這可通過設(shè)定參數(shù)2066=-10(增加伺服電流環(huán)250um)來改變。

圖4 伺服波形顯示畫面

1)N脈沖抑制：當(dāng)在調(diào)整時，由于提高了速度增益，而引起了機床在停止時也出現(xiàn)了小范圍的震蕩(低頻)，從伺服調(diào)整畫面的位置誤差可看到，在沒有給指令(停止時)，誤差在0左右變化。使用單脈沖抑制功能可以將此震蕩消除，按以下步驟調(diào)整：

a) 參數(shù)2003#4=1，如果震蕩在0-1范圍變化，設(shè)定此參數(shù)即可。

b) 參數(shù)2099設(shè)置為400

4) 有關(guān)250um加速反饋的說明：

電機與機床彈性連接，負(fù)載慣量比電機的慣量要大，在調(diào)整負(fù)載慣量比時候(大于512)，會產(chǎn)生50-150HZ的振動，此時，不要減小負(fù)載慣量比的值，可設(shè)定此參數(shù)進(jìn)行改善。

此功能把加速度反饋增益乘以電機速度反饋信號的微分值，通過補償轉(zhuǎn)矩指令Tcmd，來達(dá)到抑制速度環(huán)的震蕩。

5)速度回路和位置回路的高增益，可以改善伺服系統(tǒng)的響應(yīng)和剛性。因此可以減小機床的加工形狀誤差，提高定位速度。由于這一效果，使得伺服調(diào)整簡化。HRV2控制可以改善整個系統(tǒng)的伺服性能。伺服用HRV2調(diào)整后，可以用HRV3改善高速電流控制，因此可進(jìn)行高精度的機械加工。表1-1是標(biāo)準(zhǔn)HRV2高精度伺服設(shè)定控制設(shè)定參數(shù)。

表：1 HRV2高精度伺服控制設(shè)定參數(shù)

參數(shù)號碼
設(shè)定值
意義
設(shè)置說明
2004
0X000011
HRV2 控制有效
 這三個參數(shù)通過電機參數(shù)初始化自動設(shè)定，進(jìn)行電機參數(shù)初始化時選擇的電機代碼號為電機代碼表中括號內(nèi)的電機代碼即可實現(xiàn)HRV2控制。
2040
標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值
電流環(huán)路積分增益
2041
標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值
電流環(huán)路比例增益
2003#3
1
PI控制有效
2017#7
1
速度環(huán)比例項高速處理功能
如機床有震動可將該參數(shù)設(shè)為0。
2006#4
1
速度反饋讀入1ms有效
2016#3
1
停止時比例增益可變功能有效
2119
2（1um檢測）
				
            
                
			
							

                
			            

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