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bsport体育:数控系统伺服驱动优化方法

来源:bsport体育注册 作者:bsport体育登录|发布时间:2024-12-24 12:06:36


  目前数控机床配置的数控系统主要有日本FANUC和德国SIEMENS系统,如何提高伺服驱动系统的动态特性,这也是维修及调试人员必须要做的一项很重要的工作。

  伺服驱动优化的目的就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。在数控机床中,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进行优化调整,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可以将此震荡消除,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,可以改善伺服系统的响应和刚性。因此可以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控制可以改善整个系统的伺服性能。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。