数控系统伺服驱动优化方法

发布时间：2024-01-13 20:45:06 | 作者: 雷竞技官网官方网站入口

  目前数字控制机床配置的数控系统主要有日本FANUC和德国SIEMENS系统，怎么样提高伺服驱动系统的动态特性，这也是维修及调试人员一定要做的一项很重要的工作。

  伺服驱动优化的目的是让机电系统的匹配达到最佳，以获得最优的稳定性和动态性能。在数字控制机床中，机电系统的不匹配通常会引起机床震动、加工零件表面过切、表面上的质量不良等问题。尤其在磨具加工中，对伺服驱动的优化是必须的。

  数控系统伺服驱动包括3个反馈回路，即位置回路、速度回路以及电流回路，其组成的框图如图1所示。最内环回路反应速度最快，中间环节反应速度必须高于最外环，如果没有遵守此原则，将会造成震动或反应不良。

  伺服优化的一般原则是位置控制回路不能高于速度控制回路的反应，因此，若要增加位置回路增益，必须先增加速度回路的增益。如果仅仅增加位置回路增益，机床很容易产生振动，造成速度指令及定位时间增加，而非减少。在做伺服优化时必须知道机床的机械性能，因为系统优化是建立在机械装配性能之上的，即不仅要确保伺服驱动的反应，而且也必须确保机械系统具备高刚性。

  以日本FANUC 0iC系统为例，详细讲解伺服驱动优化过程。主要过程在伺服调整画面来优化调整，画面如图2所示。

  首先将功能位参数P2003的位3 设定1，回路增益参数P1825设定为3000，，速度增益参数P2021从200增加，每加100后，用JOG移动坐标，看是否震动，或看伺服波形(TCMD)是否平滑。

  注：速度增益=[负载惯量比(参数P2021)+256]/256 *100。负载惯量比表示电机的惯量和负载的惯量比，直接和具体的机床相关，一定要调整。

  伺服波形显示：把参数P3112#0改为1(调整完后,一定要还原为0)，关机再开机。采样时间设定5000，如果调整X轴，设定数据为51,检查实际速度。

  如果在起动时，波形不光滑(如图4所示)，则表示伺服增益不够，需要再提高。如果在中间的直线上有波动，则可能由于高增益引起的震动，这可通过设定参数2066=-10(增加伺服电流环250um)来改变。

  1)N脉冲抑制：当在调整时，由于提高了速度增益，而引起了机床在停止时也出现了小范围的震荡(低频)，从伺服调整画面的位置误差可看到，在没有给指令(停止时)，误差在0左右变化。使用单脉冲抑制功能能将此震荡消除，按以下步骤调整：

  电机与机床弹性连接，负载惯量比电机的惯量要大，在调整负载惯量比时候(大于512)，会产生50-150HZ的振动，此时，不要减小负载惯量比的值，可设定此参数进行改善。

  此功能把加速度反馈增益乘以电机速度反馈信号的微分值，通过补偿转矩指令Tcmd，来达到抑制速度环的震荡。

  5)速度回路和位置回路的高增益，能改善伺服系统的响应和刚性。因此能减小机床的加工形状误差，提高定位速度。由于这一效果，使得伺服调整简化。HRV2控制能改善总系统的伺服性能。伺服用HRV2调整后，可以用HRV3改善高速电流控制，因此可进行高精度的机械加工。表1-1是标准HRV2高精度伺服设定控制设定参数。