FANUC 高速高精度控制的調(diào)整步驟.ppt

高速高精度控制的調(diào)整步驟 車驅(qū)動的三個基本要素 高速高精度機床加工的三個基本要素 駕駛員的駕駛技巧 加速器 剎車 手動響應速度 車的懸掛 CNC的進給率控制 伺服系統(tǒng)響應 機械剛性 駕車和機床高速高精度控制具有以上 相似性 高速高精度控制需要的基本元素 1 CNC進給速度控制高速高精度開始不協(xié)調(diào)的因素 為了保證兩者協(xié)調(diào) 切線方向的速度僅在必要的點上需要減小或者增加 依靠各個軸的速度差 依靠各個軸的加速度 依靠各個軸的加加速度 拐角前慢下來 拐角后速度升起來 曲線前慢下來 曲線時慢速 高速 高速高精度控制需要的元素 2 伺服系統(tǒng)響應 盡可能精確地跟隨移動指令 盡可能抑制干擾扭矩 通過使用HRV2或HRV3和HRV濾波器技術(shù)實現(xiàn)較高的速度增益設定 高速高精度控制需要的元素 實際路徑 實際路徑 指令路徑 指令路徑 普通車 賽車 3 機械剛性為了獲得高增益和加工出高精度的工件 也需要高的機械剛性 高速高精度控制需要的元素 實際路徑 指令路徑 普通車 剛性好并平穩(wěn)的車 滿足以上所有3條對于實現(xiàn)機床高速高精度控制僅僅是具備了有一個好的驅(qū)動 伺服調(diào)整過程概述 伺服調(diào)整過程概述 為了提高伺服系統(tǒng)的執(zhí)行性能和CNC進給率控制伺服調(diào)整是必要的 伺服調(diào)整由下列項目組成 伺服系統(tǒng)響應 增益和HRV濾波器調(diào)整這個調(diào)整提高了伺服控制總體的執(zhí)行性能 增益調(diào)整是最重要的項目 前饋調(diào)整調(diào)整前饋將路徑誤差減小為0 它是高速高精度機床必不可少的功能 CNC進給率控制 通過加速度調(diào)整進給速度控制 通過速度差調(diào)整進給速度控制 通過加加速度調(diào)整進給速度控制以上調(diào)整實現(xiàn)高速控制和指令路徑的平滑控制 什么是伺服調(diào)整 伺服調(diào)整過程概述 如何進行伺服調(diào)整1 在伺服調(diào)整過程中 增益調(diào)整和HRV濾波器調(diào)整是最重要的 通過提高伺服系統(tǒng)的速度增益和位置增益能夠高精度跟隨位置指令和抑制伺服電機的干擾 調(diào)整指導在伺服指導中自動進行增益調(diào)整 PCMCIALAN卡 伺服指導 伺服指導是支持伺服調(diào)整的一個強有力的工具 伺服指導可以觀測到伺服系統(tǒng)的狀態(tài)并能對伺服進行自動調(diào)整 伺服調(diào)整過程概述 如何進行伺服調(diào)整2 伺服調(diào)整使用一些代表性的圖形形狀 這些圖形形狀的程序已登記到伺服指導的程序窗口并通過程序窗口執(zhí)行生成相應的程序 圓 前饋反向間隙加速 方 通過速度差實現(xiàn)進給率控制速度增益 帶圓弧 拐角的方形 通過改變加速度實現(xiàn)進給率控制 HRV控制 高速響應和高分辨率反饋 位置控制 伺服系統(tǒng) 高精度電流反饋 伺服放大器 HRV濾波器 ai伺服電機 速度控制 伺服控制 伺服調(diào)整過程概述 關(guān)于伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)由伺服控制 伺服放大器和伺服電機組成 所有這些產(chǎn)品對于提高伺服系統(tǒng)的執(zhí)行性能是很重要的 伺服調(diào)整提高了伺服控制的執(zhí)行性能 伺服調(diào)整過程概述 CNC發(fā)出 的指令 位置增益 5 高速速度環(huán) 3 前饋 4 消除機械共振濾波器 2 HRV電流控制HRV2 3 1 實現(xiàn)高速高精度控制如下調(diào)整伺服功能 1 設定HRV電流控制 HRV2或HRV3 2 3 調(diào)整消除機械共振濾波器并設定速度環(huán)路增益 4 前饋調(diào)整 5 位置增益調(diào)整 伺服控制中的伺服調(diào)整項目 伺服控制 1 設定HRV電流控制 HRV2或HRV3 通過選擇HRV2標準電機參數(shù)電流環(huán)控制周期縮短到125 s 對于ais ai和bis伺服電機 使用90B0系列伺服軟件支持HRV2標準電機參數(shù) 對于HRV2的加強功能 通過提高電流環(huán)的高速響應 使用伺服HRV3控制可以得到更高的速度環(huán)增益 電流環(huán)的高速響應是伺服系統(tǒng)總體執(zhí)行性能提高的基礎 伺服調(diào)整過程概述 速度環(huán)增益低 速度環(huán)增益高 2 3 消除機械共振濾波器調(diào)整和速度環(huán)增益設定 一些機床在特定的頻率有很強的機械共振 消除機械共振濾波器的HRV濾波器除去振動有效 伺服指導的調(diào)整導航器功能用于調(diào)整HRV濾波器 也可以使用調(diào)整導航器功能設定更高的速度環(huán)增益全面提高伺服的執(zhí)行性能 調(diào)整導航器 調(diào)整導航器按照一步一步的調(diào)整步驟提示進行調(diào)整 下列項目有效 自動調(diào)整設定速度增益 自動調(diào)整設定HRV濾波器 支持設定高速高精度控制功能 伺服調(diào)整過程概述 4 前饋調(diào)整 通過 提前預讀前饋 伺服延遲被消除并且圖形誤差減小了通常使用97 到100 的前饋系數(shù) 伺服調(diào)整過程概述 前饋0 前饋100 5 位置增益調(diào)整 通過使用高速速度環(huán)響應可以設定高的位置增益 設定高的位置增益也可以用于減小誤差 推薦設定值大于50 sec 只要能保證穩(wěn)定性 考慮快速進給的穩(wěn)定性決定位置增益的限制值 伺服調(diào)整過程概述 伺服調(diào)整過程概述 調(diào)整前 調(diào)整后 下列圖形表示伺服調(diào)整后的結(jié)果 四象限凸起完全被抑制 路徑變得更平滑 舉例 較小的路徑誤差 象限凸起被抑制 伺服調(diào)整過程詳述 初始化伺服參數(shù) 1 調(diào)整初始化參數(shù)時 請從 1 到 4 初始化伺服參數(shù) 灰顏色數(shù)據(jù)需要根據(jù)具體機床調(diào)整 注1 電機代碼從251到350應用于HRV2參數(shù) 初始化伺服參數(shù)設定 2 FAD有效使位置指令更平滑 如果使用AICC HPCC和AI NanoCC FAD不使用 為了減小位置指令的加速度CNC側(cè)使用插補后加 減速是必要的 設定高速度增益和位置增益可以有效減小象限凸起 但是設定高增益是有一些限制的 反向間隙加速是減小象限凸起的功能通過將 加速指令 加到速度指令當坐標軸反向時 兩段反向間隙加速能夠處理可變的速度 初始化伺服參數(shù)設定 3 初始化伺服參數(shù)設定 4 更詳細內(nèi)容 請參照 高速和高精度運行相關(guān)的參數(shù)說明 FANUC交流伺服電機ais ai bis系列參數(shù)說明書附錄 B 65270 在說明書中 初始化設定參數(shù)對小型 中型和大型機床的功能分別進行描述 速度增益和HRV濾波器調(diào)整 1 調(diào)整導航器可以容易地調(diào)整速度增益 調(diào)整導航器從測量頻率響應結(jié)果可以看到速度環(huán)路的增益裕度 調(diào)整導航器建議出推薦的速度增益 增益裕度 推薦增益 速度增益和HRV濾波器調(diào)整 2 調(diào)整導航器提高增益后 再測頻率響應特性曲線 我們推薦通過坐標軸的直線移動檢測增益設定的正確性 如果觀察到有一些振動 請將速度增益減小一點 電機速度 轉(zhuǎn)矩指令 降低增益 電機速度 轉(zhuǎn)矩指令 速度增益和HRV濾波器調(diào)整 3 通過使用調(diào)整導航器可以容易地調(diào)整HRV濾波器 調(diào)整導航器檢測響應頻率 調(diào)整導航器建議出推薦的HRV濾波器參數(shù) 推薦的濾波器參數(shù) 速度增益和HRV濾波器調(diào)整 4 設定濾波器后調(diào)整導航器可以看到頻率響應特性曲線 如果你想修改 你能細微地調(diào)整濾波器 我們推薦通過坐標軸的直線移動檢測濾波器設定的正確性 如果觀察到有一些振動 請稍修改一下濾波器參數(shù) 電機速度 轉(zhuǎn)矩指令 修改中心頻率 改變增益的效果和濾波器調(diào)整舉例 位置前饋系數(shù)100 速度增益300 位置前饋系數(shù)100 速度增益650 速度環(huán)高速循環(huán)處理功能 2017 7 1 ON 10mm div 速度增益和HRV濾波器調(diào)整 5 10mm div 前饋功能結(jié)構(gòu)圖 前饋調(diào)整 1 前饋從CNC發(fā)出的位置指令轉(zhuǎn)換成速度指令補償 這個補償減小了主要由位置環(huán)延遲產(chǎn)生的位置誤差和輪廓誤差 速度前饋速度指令的變化率 加速度 轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)矩指令補償 這個補償減小了主要由速度環(huán)延遲產(chǎn)生的位置誤差和輪廓誤差 前饋系數(shù)0 前饋系數(shù)100 半徑誤差差不多是250mm 半徑誤差幾乎是0mm 位置 前饋調(diào)整 通過設定位置前饋系數(shù)值接近于100 路徑誤差被徹底減小 前饋調(diào)整 2 位置 前饋調(diào)整 前饋調(diào)整 2 插補后時間常數(shù) 24ms前饋系數(shù)100 時間調(diào)整系數(shù) 0 插補后時間常數(shù) 24ms前饋系數(shù)100 時間調(diào)整系數(shù) 3072 通過使用 時間調(diào)整系數(shù) 能夠補償由 插補后時間常數(shù) 導致的半徑減小 如果路徑誤差有必要達到一定的限制值時 請?zhí)峁┦褂眠@個特性 速度前饋調(diào)整 當各個軸的加速度變化得快時 由于速度環(huán)延遲引起的位置誤差就出現(xiàn)了 速度前饋 VFF 補償這個延遲 這個程序 帶1 4圓弧的方形 用于調(diào)整VFF的設定值 通過圖形窗口的輪廓方式觀察路徑誤差 你能夠容易地調(diào)整VFF系數(shù) 請通過調(diào)整速度前饋減小凸起 沒有速度前饋 使用速度前饋 前饋調(diào)整 3 圓弧半徑減速 根據(jù)加速度調(diào)整進給率控制 1 在這個點 從直線到圓弧 或 從圓弧到直線 各個軸的加速度快速變化 在這些點的路徑誤差變大 圓弧半徑減速功能 減小了拐角時的切線方向的速度和在上面2點加速度的變化 A B C D 直線部分 F4000 圓弧部分 F3000 切線速度 A B C D X Y 測試程序 圓弧 直線 直線 圓弧 圓弧最大速度是F3000 圓弧最大速度是F2200 半徑 圓弧最大速度 請調(diào)整 圓弧半徑減速 滿足機床要求的精度 由于 圓弧半徑減速 的值 在 根據(jù)加速度減速 設定的 允許加速度限制 值被決定 半徑的加速度 F2 R 計算最大加速度 根據(jù)加速度調(diào)整進給率控制 2 圓弧半徑減速 AI高精度控制和AI納米高精度輪廓控制有相似的功能 根據(jù)加速度減速 它根據(jù)減小速度指令鉗制加速度 在小的G01線段系列里減速運算有效 根據(jù)加速度減速 由到最大進給率的時間常數(shù)確定 速度 時間 最大進給率 時間常數(shù) 這個斜率表示允許加速度 當你設定了這一欄中的加速度值時 伺服指導自動地確定了適當?shù)臅r間常數(shù) 根據(jù)加速度減速 根據(jù)加速度調(diào)整進給率控制 3 容許加速度注釋 在 圓弧半徑減速 和 根據(jù)加速度減速 中 請設定相同的最大加速度 由圓弧鉗制值我們也能夠確定插補前時間常數(shù)值 通常插補前時間常數(shù) 圓弧鉗制值X3 0 根據(jù)加速度調(diào)整進給率控制 4 通過僅僅設定插補前時間常數(shù) 坐標軸在方形的拐角處不減速 在這點使用 拐角減速 是必要的 A B C 直線部分 F10000 拐角部分 F500 切線速度 根據(jù)速度差調(diào)整進給率控制 1 A B C D X Y 測試程序 拐角速度是F500 拐角速度是F200 請調(diào)整 拐角減速 滿足機床加工精度要求 根據(jù)速度差調(diào)整進給率控制 2 高速高精度伺服HRV3控制 伺服HRV控制 伺服HRV控制實現(xiàn)高速高精度 帶高精度電流檢測器的伺服放大器 帶16 000 000 rev的超高分辨率脈沖編碼器 帶超平滑旋轉(zhuǎn)的電機 路徑誤差2mm R100mmF30m min 1mm div 高速高精度伺服系統(tǒng) 高速高精度伺服系統(tǒng)技術(shù) 通過高速CPU和ai伺服放大器的高精度電流檢測器實現(xiàn)高速響應和高精度HRV電流控制通過高速響應和高分辨能力的ai脈沖編碼器實現(xiàn)高的速度增益控制HRV濾波器消除從高頻到低頻的機械共振通過與ai和ais伺服電機的很平滑進給結(jié)合完成高速和高精度控制 HRV電流控制 高速響應和高分辨精度反饋 位置控制 伺服HRV控制 納米插補 CNC 納米CNC系統(tǒng) 高精度電流反饋 伺服放大器 HRV濾波器 ai伺服電機 高的速度增益控制 伺服HRV3控制 特性 SERVOHRV3Control 伺服HRV3控制 增強的HRV濾波器 小的相位變化 寬的和柔和的 常規(guī)的HRV濾波器 復數(shù)的 單一的 增益 相位 HRV濾波器抑制由于設定高的速度增益產(chǎn)生機械共振導致的振動多個 最多4個 機械共振抑制根據(jù)機床的特性 濾波器寬度和深度自由地設定 增強的HRV濾波器 1 2 SERVOHRV3Control 伺服HRV3控制 自動實時跟蹤隨意移動的機械共振適應依靠位置 運行中的狀態(tài)和機械特性不同情況下的響應頻率變化 跟蹤前 共振 250Hz濾波器 210Hz TCMD F10 min 振動減小 濾波器頻率 HRV濾波器固定210Hz 變化后的實際響應 210 210 250 Hz Hz 振動繼續(xù) 跟蹤后 總是固定的 增強的HRV濾波器 2 2 SERVOHRV3Control 伺服HRV3 誤差4mm 立式加工中心 半閉環(huán) 圓弧切削 XYR100mm F10m min 誤差1 5mm 伺服HRV2 速度增益300 位置增益70 Sec 速度增益700 位置增益120 Sec 效果1較小的路徑誤差 伺服HRV3控制 應用舉例 1 路徑誤差4mm R100mmF1m min a放大器 低速時平滑性更好 ai放大器 路徑誤差2mm 伺服HRV3控制 得益于ai放大器精確的電流檢測 低速時進給的平滑性更好 ai放大器 SERVOHRV3Control 伺服HRV3控制 10mm 圓弧切削 XYR26mm F2m min 2mm div 方形切削使用10mm步幅 F2m min HRV3速度增益1330 位置增益50 Sec 應用舉例 2 立式加工中心