雷賽伺服驅(qū)動器由電流控制環(huán),速度控制環(huán)和位置控制環(huán)三個環(huán)路組成,控制框圖如下:
內(nèi)層的帶寬一定大于外層的帶寬,否則整個控制系統(tǒng)為不穩(wěn)定系統(tǒng),會造成系統(tǒng)震蕩。所以,以上三個環(huán)路的帶寬關系為:
電流環(huán)帶寬>速度環(huán)帶寬>位置環(huán)帶寬
位置和速度帶寬的選擇是否合適是由機械的剛性和現(xiàn)場應用場合決定的,一般的應用場合,調(diào)整慣量比和剛性即可達到現(xiàn)場的響應和定位要求。
由皮帶、鏈條或帶波動齒輪減速機連接的機械負載剛性較低,可設置為較低帶寬,剛性一般大致為7~10,例如:多關節(jié)機器人等;
直接驅(qū)動滾珠絲杠的機械負載剛性較高,可設置為較大帶寬,剛性一般大致為14~17,例如:機床、貼片機等進行高精度加工機械;
由減速機帶動的滾珠絲杠的機械負載剛性中等,可設置為中等帶寬,剛性一般大致為11~14,例如:一般工作機、搬運機械等;
如果慣量比和剛性調(diào)整后,依然無法達到現(xiàn)場的應用要求,需要對位置環(huán)和速度環(huán)的參數(shù)一一進行微調(diào)時,但需要注意的是,如果改變其中一個參數(shù),則其他參數(shù)也需要重新調(diào)整,請不要對某一個參數(shù)做較大額的更改。一般可遵循以下步驟:
提高伺服響應
降低伺服響應
雷賽交流伺服驅(qū)動及電機
位置控制的增益調(diào)整步驟如下:
1、 設定合適的轉(zhuǎn)動慣量比;
2、 設定速度環(huán)積分時間常數(shù)為較大值;
3、 加大速度環(huán)增益,如果機械振動,稍許調(diào)??;
4、 減小速度環(huán)積分時間常數(shù),如果機械振動,稍許調(diào)大;
5、 增大位置環(huán)增益,如果機械振動,稍許調(diào)小;
6、 如果因為機械系統(tǒng)發(fā)生共振而無法加大增益,進而無法得到應有的伺服應用要求,可以對轉(zhuǎn)矩低通濾波器或陷波器調(diào)整抑制機械系統(tǒng)共振;然后重新操作以上步驟以提高伺服性。建議首先使用轉(zhuǎn)矩低通濾波器,若轉(zhuǎn)矩低通濾波器效果不好再考慮陷波器;
7、 若需要更短的定位時間和更小的位置跟蹤誤差,可適當增加速度前饋,即速度前饋增益,但不宜超過80%;
速度控制的增益調(diào)整步驟如下:
1、設定合適的轉(zhuǎn)動慣量比;
2、設定速度環(huán)積分時間常數(shù)為較大值;
3、加大速度環(huán)增益,如果機械振動,稍許調(diào)小;
4、減小速度環(huán)積分時間常數(shù),如果機械振動,稍許調(diào)大;
5、如果因為機械系統(tǒng)發(fā)生共振而無法加大增益,進而無法得到應有的伺服應用要求,可以對轉(zhuǎn)矩低通濾波器或陷波器調(diào)整抑制機械系統(tǒng)共振;然后重新操作以上步驟以提高伺服性。建議首先使用轉(zhuǎn)矩低通濾波器,若轉(zhuǎn)矩低通濾波器效果不好再考慮陷波器;
速度環(huán)增益:
速度環(huán)增益直接決定了速度環(huán)的響應帶寬。在機械系統(tǒng)不產(chǎn)生共振或噪音的情況下,增大速度環(huán)增益,速度響應會越快,對速度的跟隨性越好。但過大的速度環(huán)增益會引起機械共振。
速度環(huán)帶寬(Hz) = (1+G)/(1+JL/JM)*速度環(huán)增益(Hz)
其中:G為轉(zhuǎn)動慣量比,JL為折算到電機軸的負載轉(zhuǎn)動慣量,JM為電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量。當設定值G=JL/JM時,速度環(huán)增益即為速度環(huán)帶寬。
速度環(huán)積分時間常數(shù):
速度環(huán)積分時間常數(shù)可以有效的消除速度穩(wěn)態(tài)誤差,快速反應細微的速度變化。在機械系統(tǒng)不產(chǎn)生共振或噪音的情況下,減小速度環(huán)積分時間常數(shù),可以增加系統(tǒng)剛性,降低穩(wěn)態(tài)誤差。如果負載慣量比很大或機械系統(tǒng)存在共振因素,必須加大速度環(huán)積分時間常數(shù),減小積分的作用,否則機械系統(tǒng)容易發(fā)生共振。如果慣量比參數(shù)G設置為JL/JM的情況下,速度環(huán)積分時間常數(shù)為:
速度環(huán)積分時間常數(shù)(ms) = 4000/(2*pi*速度環(huán)增益(Hz))其中:pi為圓周率。
位置環(huán)增益:
位置環(huán)增益直接決定了位置環(huán)的反應速度。在機械系統(tǒng)不產(chǎn)生共振或噪音的情況下,增加位置環(huán)增益,減小位置跟蹤誤差,縮短定位時間。但過大的位置環(huán)增益也會造成機械系統(tǒng)抖動或定位超調(diào)。位置環(huán)帶寬不可高于速度環(huán)帶寬,如下:
位置環(huán)帶寬(Hz) <= 速度環(huán)帶寬(Hz)/4
如果慣量比參數(shù)G設置為JL/JM,位置環(huán)增益可以計算:
位置環(huán)增益(1/s) <= 2*pi*速度環(huán)增益(Hz)/4
轉(zhuǎn)矩低通濾波器:
低通濾波器對高頻有很好的衰減,能較好的抑制高頻震蕩和噪聲,但對中低頻共振無抑制作用。例如絲杠連接負載時,增加剛性可以提高系統(tǒng)響應,當提高到一定程度時,有時會發(fā)生高頻共振,電流發(fā)生震蕩,使用轉(zhuǎn)矩低通濾波器會有較好的效果。
設置值越小,系統(tǒng)的響應性越能很好的控制,但受機械條件限制;設置值越大,越能抑制高頻共振,但太大設置值會造成響應帶寬和相位裕度減小,造成系統(tǒng)震蕩。
陷波器:
伺服驅(qū)動器中有兩個陷波器,可以同時使用,能抑制兩種不同的頻率共振。系統(tǒng)的共振頻率可以大概通過觀看電流波形計算得到,共振頻率知道的情況下,陷波器可以直接將共振現(xiàn)象消除;共振頻率不確定的情況下,可以從高到低逐步降低陷波器頻率設置值,直至電流振蕩最小的頻率設置值即為最優(yōu)值。
如果共振頻率是隨著時間或其他因素偏移的,且偏移范圍較大,則陷波器不適用。
陷波器不僅包括頻率這個參數(shù),還包括陷波器深度和品質(zhì)因數(shù)。陷波器深度越深,機械共振抑制效果越好,但會造成相位延遲大,有時反而會加大系統(tǒng)的振動;陷波器寬度越寬,品質(zhì)因數(shù)越小,機械共振抑制效果越好,但也會造成相位變化區(qū)域大,有時也反而會加大系統(tǒng)的振動。
雷賽伺服常見的調(diào)試步驟:
確定接線方式
查看使能方式,在外部使能時,參數(shù)Pr4.00使用默認參數(shù)。當內(nèi)部使能時參數(shù)Pr4.00值更改為383。
Pr4.10為驅(qū)動器報警輸出,當410參數(shù)設置為0101時,正常輸出電壓為0V,報警輸出為24V,當多個驅(qū)動器報警點并聯(lián)時,測得輸出為0V,不能反映報警狀態(tài)。
當參數(shù)設置為8181時,正常輸出電壓為24V,報警輸出為0V,當多個驅(qū)動器報警點并聯(lián)時,測得輸出為0V,可以反映報警狀態(tài)。
確定脈沖輸入方式,確定參數(shù)Pr0.06和Pr0.07
測試負載慣量
驅(qū)動器面板監(jiān)控參數(shù)D16可以顯示負載慣量。測試方法:
運行速度≥1000rpm,間歇時間≥1000,重復次數(shù)≥1,加減速時間和行程根據(jù)應用要求設置。 然后點“開始”,觀察驅(qū)動器面板d16 Jrt檢測到的負載慣量值。把監(jiān)測到的負載慣量平均值減去100填入Pr004。(100是指電機轉(zhuǎn)子自身負載慣量)
設備剛性
在設備允許的情況下,盡可能增大剛性,當設備出現(xiàn)抖動時,減小剛性。
剛性調(diào)整如下:
A:當參數(shù)Pr0.02為1或2時,直接調(diào)整剛性Pr0.03,剛性關聯(lián)的參數(shù)如下表參數(shù):
第1增益和第2增益的切換按照參數(shù)Pr1.15設置:
B:當參數(shù)Pr0.02為0時,剛性Pr0.03與上表中關聯(lián)第1增益和第2增益參數(shù)解綁,可以按上述步驟拆分對位置環(huán)增益、速度環(huán)增益、速度環(huán)積分時間常數(shù)、轉(zhuǎn)矩濾波器分別調(diào)整。
電子齒輪比
電子齒輪的關聯(lián)參數(shù)為 Pr0.09 和 Pr0.10
驅(qū)動器默認脈沖數(shù)為10000,當實際脈沖數(shù)為10000時,兩個參數(shù)都為1
當實際脈沖為1000時,Pr0.09 為10, Pr0.10為1,即默認脈沖數(shù)與實際脈沖數(shù)的比值。
面板操作方法
參數(shù)保存操作步驟: