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浅析伺服增益调剂原理及利用经验

作者:雷赛智能 发布时间:2017-10-20

摘要:伺服利用于恳求精度高¶••⊿定位快的场合,在简略的调剂刚性和惯量比无法满足现场恳求时,该如何对伺服进行增益调剂? 雷赛总结多种利用实例,从伺服把持本质的三环把持¶••⊿三环带宽的关系¶••⊿增益参数调试步骤¶••⊿各增益参数原理以及对伺服运行的影响¶••⊿常用滤波器等方面介绍伺服增益调剂原理与利用经验••••。

雷赛伺服驱动器由电流把持环,速度把持环和地位把持环三个环路组成,把持框图如下:



内层的带宽必定大于外层的带宽,否则全部把持系统为不牢固系统,会造成系统震动••••。所以,以上三个环路的带宽关系为:


电流环带宽>速度环带宽>地位环带宽


地位和速度带宽的选择是否合适是由机械的刚性和现场利用处合决定的,一般的利用处合,调剂惯量比和刚性即可达到现场的响应和定位恳求••••。

由皮带¶••⊿链条或带波动齿轮减速机连接的机械负载刚性较低,可设置为较低带宽,刚性一般大致为7~10,例如:多关节机器人等;


直接驱动滚珠丝杠的机械负载刚性较高,可设置为较大带宽,刚性一般大致为14~17,例如:机床¶••⊿贴片机等进行高精度加工机械;



由减速机带动的滚珠丝杠的机械负载刚性中等,可设置为中等带宽,刚性一般大致为11~14,例如:一般工作机¶••⊿搬运机械等;


如果惯量比和刚性调剂后,依然无法达到现场的利用恳求,需要对地位环和速度环的参数一一进行微调时,但需要注意的是,如果转变其中一个参数,则其他参数也需要重新调剂,请不要对某一个参数做较大额的更改••••。一般可遵守以下步骤:


进步伺服响应

降低伺服响应


   1¶••⊿进步速度环增益;


2¶••⊿减小速度环积分


时间常数;


   3¶••⊿进步地位环增益;



  1¶••⊿减小速度环增益;


2¶••⊿增大速度环积分


时间常数;


   3¶••⊿减小地位环增益;


雷赛交换伺服驱动及电机


地位把持的增益调剂步骤如下:

1¶••⊿ 设定合适的转动惯量比;

2¶••⊿ 设定速度环积分时间常数为较大值;

3¶••⊿ 加大速度环增益,如果机械振动,稍许调小;

4¶••⊿ 减小速度环积分时间常数,如果机械振动,稍许调大;

5¶••⊿ 增大地位环增益,如果机械振动,稍许调小;

6¶••⊿ 如果因为机械系统产生共振而无法加大增益,进而无法得到应有的伺服利用恳求,可以对转矩低通滤波器或陷波器调剂克制机械系统共振;然后重新操作以上步骤以进步伺服性••••。建议首先利用转矩低通滤波器,若转矩低通滤波器效果不好再考虑陷波器;

7¶••⊿ 若需要更短的定位时间和更小的地位跟踪误差,可适当增长速度前馈,即速度前馈增益,但不宜超过80%;


速度把持的增益调剂步骤如下:

1¶••⊿设定合适的转动惯量比;

2¶••⊿设定速度环积分时间常数为较大值;

3¶••⊿加大速度环增益,如果机械振动,稍许调小;

4¶••⊿减小速度环积分时间常数,如果机械振动,稍许调大;

5¶••⊿如果因为机械系统产生共振而无法加大增益,进而无法得到应有的伺服利用恳求,可以对转矩低通滤波器或陷波器调剂克制机械系统共振;然后重新操作以上步骤以进步伺服性••••。建议首先利用转矩低通滤波器,若转矩低通滤波器效果不好再考虑陷波器;


速度环增益:

速度环增益直接决定了速度环的响应带宽••••。在机械系统不产生共振或噪音的情况下,增大速度环增益,速度响应会越快,对速度的追随性越好••••。但过大的速度环增益会引起机械共振••••。


速度环带宽(Hz) = (1+G)/(1+JL/JM)*速度环增益(Hz)


其中:G为转动惯量比,JL为折算到电机轴的负载转动惯量,JM为电机转子转动惯量••••。当设定值G=JL/JM时,速度环增益即为速度环带宽••••。


速度环积分时间常数:

速度环积分时间常数可以有效的打消速度稳态误差,快速反响细微的速度变更••••。在机械系统不产生共振或噪音的情况下,减小速度环积分时间常数,可以增长系统刚性,降低稳态误差••••。如果负载惯量比很大或机械系统存在共振因素,必须加大速度环积分时间常数,减小积分的作用,否则机械系统容易产生共振••••。如果惯量比参数G设置为JL/JM的情况下,速度环积分时间常数为:


速度环积分时间常数(ms) = 4000/(2*pi*速度环增益(Hz))其中:pi为圆周率••••。


地位环增益:

地位环增益直接决定了地位环的反响速度••••。在机械系统不产生共振或噪音的情况下,增长地位环增益,减小地位跟踪误差,缩短定位时间••••。但过大的地位环增益也会造成机械系统抖动或定位超调••••。地位环带宽不可高于速度环带宽,如下:

地位环带宽(Hz) <= 速度环带宽(Hz)/4


如果惯量比参数G设置为JL/JM,地位环增益可以打算:

地位环增益(1/s) <= 2*pi*速度环增益(Hz)/4


转矩低通滤波器:

低通滤波器对高频有很好的衰减,能较好的克制高频震动和噪声,但对中低频共振无克制作用••••。例如丝杠连接负载时,增长刚性可以进步系统响应,当进步到必定程度时,有时会产生高频共振,电流产生震动,利用转矩低通滤波器会有较好的效果••••。


设置值越小,系统的响应性越能很好的把持,但受机械条件限制;设置值越大,越能克制高频共振,但太大设置值会造成响应带宽和相位裕度减小,造成系统震动••••。



陷波器:

伺服驱动器中有两个陷波器,可以同时利用,能克制两种不同的频率共振••••。系统的共振频率可以大概通过观看电流波形打算得到,共振频率知道的情况下,陷波器可以直接将共振现象打消;共振频率不断定的情况下,可以从高到低逐步降低陷波器频率设置值,直至电流振荡最小的频率设置值即为最优值••••。



如果共振频率是随着时间或其他因素偏移的,且偏移领域较大,则陷波器不实用••••。



陷波器不仅包含频率这个参数,还包含陷波器深度和品德因数••••。陷波器深度越深,机械共振克制效果越好,但会造成相位延迟大,有时反而会加大系统的振动;陷波器宽度越宽,品德因数越小,机械共振克制效果越好,但也会造成相位变更区域大,有时也反而会加大系统的振动••••。


雷赛伺服常见的调试步骤:


断定接线方法

查看使能方法,在外部使能时,参数Pr4.00利用默认参数••••。当内部使能时参数Pr4.00值更改为383••••。



Pr4.10为驱动器报警输出,当410参数设置为0101时,正常输出电压为0V,报警输出为24V,当多个驱动器报警点并联时,测得输出为0V,不能反响报警状态••••。


当参数设置为8181时,正常输出电压为24V,报警输出为0V,当多个驱动器报警点并联时,测得输出为0V,可以反响报警状态••••。


断定脉冲输入方法,断定参数Pr0.06和Pr0.07



测试负载惯量

驱动器面板监控参数D16可以显示负载惯量••••。测试方法:

运行速度≥1000rpm,间歇时间≥1000,重复次数≥1,加减速时间和行程根据利用恳求设置••••。 然后点“开端”,视察驱动器面板d16 Jrt检测到的负载惯量值••••。把监测到的负载惯量平均值减去100填入Pr004••••。(100是指电机转子自身负载惯量)




设备刚性

在设备容许的情况下,尽可能增大刚性,当设备涌现抖动时,减小刚性••••。


刚性调剂如下:

A:当参数Pr0.02为1或2时,直接调剂刚性Pr0.03,刚性关联的参数如下表参数:

第1增益和第2增益的切换按照参数Pr1.15设置:


B:当参数Pr0.02为0时,刚性Pr0.03与上表中关联第1增益和第2增益参数解绑,可以按上述步骤拆分对地位环增益¶••⊿速度环增益¶••⊿速度环积分时间常数¶••⊿转矩滤波器分辨调剂••••。


电子齿轮比

电子齿轮的关联参数为 Pr0.09 和 Pr0.10

驱动器默认脉冲数为10000,当实际脉冲数为10000时,两个参数都为1

当实际脉冲为1000时,Pr0.09 为10, Pr0.10为1,即默认脉冲数与实际脉冲数的比值••••。



面板操作方法



参数保存操作步骤:


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