數(shù)控系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)優(yōu)化方法
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目前數(shù)控機(jī)床配置的數(shù)控系統(tǒng)主要有日本FANUC和德國(guó)SIEMENS系統(tǒng)，如何提高伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，這也是維修及調(diào)試人員必須要做的一項(xiàng)很重要的工作。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201808/387168.htm伺服驅(qū)動(dòng)優(yōu)化的目的就是讓機(jī)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(dòng)態(tài)性能。在數(shù)控機(jī)床中，機(jī)電系統(tǒng)的不匹配通常會(huì)引起機(jī)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(duì)伺服驅(qū)動(dòng)的優(yōu)化是必須的。
數(shù)控系統(tǒng)伺服驅(qū)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(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(méi)有遵守此原則，將會(huì)造成震動(dòng)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(jī)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(jī)床的機(jī)械性能，因?yàn)橄到y(tǒng)優(yōu)化是建立在機(jī)械裝配性能之上的，即不僅要確保伺服驅(qū)動(dòng)的反應(yīng)，而且也必須確保機(jī)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(dòng)優(yōu)化過(guò)程。主要過(guò)程在伺服調(diào)整畫(huà)面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，畫(huà)面如圖2所示。
圖2 FANUC伺服調(diào)整畫(huà)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(dòng)坐標(biāo)，看是否震動(dòng)，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(jī)的慣量和負(fù)載的慣量比，直接和具體的機(jī)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(jī)再開(kāi)機(jī)。采樣時(shí)間設(shè)定5000，如果調(diào)整X軸，設(shè)定數(shù)據(jù)為51,檢查實(shí)際速度。
圖3伺服波形設(shè)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(shè)定參數(shù)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(dāng)在調(diào)整時(shí)，由于提高了速度增益，而引起了機(jī)床在停止時(shí)也出現(xiàn)了小范圍的震蕩(低頻)，從伺服調(diào)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(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(shuō)明：
電機(jī)與機(jī)床彈性連接，負(fù)載慣量比電機(jī)的慣量要大，在調(diào)整負(fù)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(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(jī)速度反饋信號(hào)的微分值，通過(guò)補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩指令Tcmd，來(lái)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(jī)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(jiǎn)化。HRV2控制可以改善整個(gè)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(jī)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(hào)碼 | 設(shè)定值 | 意義 | 設(shè)置說(shuō)明 |
2004 | 0X000011 | HRV2 控制有效 | 這三個(gè)參數(shù)通過(guò)電機(jī)參數(shù)初始化自動(dòng)設(shè)定，進(jìn)行電機(jī)參數(shù)初始化時(shí)選擇的電機(jī)代碼號(hào)為電機(jī)代碼表中括號(hào)內(nèi)的電機(jī)代碼即可實(shí)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(xiàng)高速處理功能 | 如機(jī)床有震動(dòng)可將該參數(shù)設(shè)為0。 |
2006#4 | 1 | 速度反饋?zhàn)x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：
控制
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