數控系統伺服驅動(dòng)優(yōu)化方法
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目前數控機床配置的數控系統主要有日本FANUC和德國SIEMENS系統，如何提高伺服驅動(dòng)系統的動(dòng)態(tài)特性，這也是維修及調試人員必須要做的一項很重要的工作。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201808/387168.htm伺服驅動(dòng)優(yōu)化的目的就是讓機電系統的匹配達到最佳，以獲得最優(yōu)的穩定性和動(dòng)態(tài)性能。在數控機床中，機電系統的不匹配通常會(huì )引起機床震動(dòng)、加工零件表面過(guò)切、表面質(zhì)量不良等問(wèn)題。尤其在磨具加工中，對伺服驅動(dòng)的優(yōu)化是必須的。
數控系統伺服驅動(dòng)包括3個(gè)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。最內環(huán)回路反應速度最快，中間環(huán)節反應速度必須高于最外環(huán)，如果沒(méi)有遵守此原則，將會(huì )造成震動(dòng)或反應不良。
圖1 伺服系統控制回路
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，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(dòng)，造成速度指令及定位時(shí)間增加，而非減少。在做伺服優(yōu)化時(shí)必須知道機床的機械性能，因為系統優(yōu)化是建立在機械裝配性能之上的，即不僅要確保伺服驅動(dòng)的反應，而且也必須確保機械系統具備高剛性。
以日本FANUC 0iC系統為例，詳細講解伺服驅動(dòng)優(yōu)化過(guò)程。主要過(guò)程在伺服調整畫(huà)面進(jìn)行優(yōu)化調整，畫(huà)面如圖2所示。
圖2 FANUC伺服調整畫(huà)面
首先將功能位參數P2003的位3 設定1，回路增益參數P1825設定為3000，，速度增益參數P2021從200增加，每加100后，用JOG移動(dòng)坐標，看是否震動(dòng)，或看伺服波形(TCMD)是否平滑。
注：速度增益=[負載慣量比(參數P2021)+256]/256 *100。負載慣量比表示電機的慣量和負載的慣量比，直接和具體的機床相關(guān)，一定要調整。
伺服波形顯示：把參數P3112#0改為1(調整完后,一定要還原為0)，關(guān)機再開(kāi)機。采樣時(shí)間設定5000，如果調整X軸，設定數據為51,檢查實(shí)際速度。
圖3伺服波形設置畫(huà)面
如果在起動(dòng)時(shí)，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(xiàn)上有波動(dòng)，則可能由于高增益引起的震動(dòng)，這可通過(guò)設定參數2066=-10(增加伺服電流環(huán)250um)來(lái)改變。
圖4 伺服波形顯示畫(huà)面
1)N脈沖抑制：當在調整時(shí)，由于提高了速度增益，而引起了機床在停止時(shí)也出現了小范圍的震蕩(低頻)，從伺服調整畫(huà)面的位置誤差可看到，在沒(méi)有給指令(停止時(shí))，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，按以下步驟調整：
a) 參數2003#4=1，如果震蕩在0-1范圍變化，設定此參數即可。
b) 參數2099設置為400
4) 有關(guān)250um加速反饋的說(shuō)明：
電機與機床彈性連接，負載慣量比電機的慣量要大，在調整負載慣量比時(shí)候(大于512)，會(huì )產(chǎn)生50-150HZ的振動(dòng)，此時(shí)，不要減小負載慣量比的值，可設定此參數進(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(guò)補償轉矩指令Tcmd，來(lái)達到抑制速度環(huán)的震蕩。
5)速度回路和位置回路的高增益，可以改善伺服系統的響應和剛性。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，使得伺服調整簡(jiǎn)化。HRV2控制可以改善整個(gè)系統的伺服性能。伺服用HRV2調整后，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是標準HRV2高精度伺服設定控制設定參數。
表：1 HRV2高精度伺服控制設定參數
參數號碼 | 設定值 | 意義 | 設置說(shuō)明 |
2004 | 0X000011 | HRV2 控制有效 | 這三個(gè)參數通過(guò)電機參數初始化自動(dòng)設定，進(jìn)行電機參數初始化時(shí)選擇的電機代碼號為電機代碼表中括號內的電機代碼即可實(shí)現HRV2控制。 |
2040 | 標準設定值 | 電流環(huán)路積分增益 | |
2041 | 標準設定值 | 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(dòng)可將該參數設為0。 |
2006#4 | 1 | 速度反饋讀入1ms有效 | |
2016#3 | 1 | 停止時(shí)比例增益可變功能有效 | |
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關(guān)鍵詞：
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