FANUC 高速高精度控制的調(diào)整步驟

1、FANUC LTDTuning - 1 高速高精度控制的高速高精度控制的調(diào)調(diào)整步整步驟驟FANUC LTDTuning - 2 車驅(qū)動車驅(qū)動的三個基本要素的三個基本要素 高速高精度機(jī)床加工的高速高精度機(jī)床加工的 三個基本要素三個基本要素駕駛員駕駛員的的駕駛駕駛技巧技巧加速器加速器,剎剎車車,手手動動響響應(yīng)應(yīng)速度速度車車的的 懸懸掛掛CNC 的的進(jìn)給進(jìn)給率控制率控制 伺服伺服 系系統(tǒng)統(tǒng)響響應(yīng)應(yīng)機(jī)械機(jī)械剛剛性性 駕車駕車和機(jī)床高速高精度控制具有以上和機(jī)床高速高精度控制具有以上 相似性相似性 . 高速高精度控制需要的基本元素高速高精度控制需要的基本元素FANUC LTDTuning - 31. CN

2、C 進(jìn)給進(jìn)給速度控制速度控制 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高速高精度控制需要的元素FANUC LTDTuning - 42. 伺服系伺服系統(tǒng)統(tǒng)響響應(yīng)應(yīng) -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(shè)定高速高精度控制需要的元素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普通車車賽車賽

3、車FANUC LTDTuning - 53. 機(jī)械機(jī)械剛剛性性 為了獲得高增益和加工出高精度的工件, 也 需要高的機(jī)械剛性高速高精度控制需要的元素高速高精度控制需要的元素實際路徑指令路徑普通普通車車剛剛性好并性好并平平穩(wěn)穩(wěn)的的車車滿足以上所有 3 條對于實現(xiàn)機(jī)床高速高精度控制僅僅是具備 了有一個好的驅(qū)動FANUC LTDTuning - 6FANUC LTDTuning - 7伺服伺服調(diào)調(diào)整整過過程概述程概述為了提高伺服系統(tǒng)的執(zhí)行性能和CNC 進(jìn)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(yīng)) - 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

4、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(jī)床必不可少的功能.(CNC 進(jìn)給率控制) - 通過加速度調(diào)整進(jìn)給速度控制 - 通過速度差調(diào)整進(jìn)給速度控制 - 通過加加速度調(diào)整進(jìn)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什么是伺服調(diào)調(diào)整整 ?FANUC LTDTuning - 8伺服伺服調(diào)調(diào)整整過過程概述程概述如何如何進(jìn)進(jìn)行伺服行伺服調(diào)調(diào)整整 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(jī)的干擾. 調(diào)整指導(dǎo) 在伺服指導(dǎo)中自動進(jìn)行增益調(diào)整.PCMCIAPCMC

5、IALAN LAN 卡卡伺服伺服指指導(dǎo)導(dǎo)伺服指導(dǎo) 是支持伺服調(diào)整的一個強(qiáng)有力的工具. 伺服指導(dǎo)可以觀測到伺服 系統(tǒng)的狀態(tài)并能對伺服進(jìn)行自動調(diào)整.FANUC LTDTuning - 9伺服伺服調(diào)調(diào)整整過過程概述程概述如何如何進(jìn)進(jìn)行伺服行伺服調(diào)調(diào)整整 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(dǎo)的 程序窗口 并通過程序窗口執(zhí)行生成相應(yīng)的程序.(圓圓) 前前饋饋 反向反向間間隙加速隙加速(方方) 通通過過速度差速度差實現(xiàn)進(jìn)給實現(xiàn)進(jìn)給率控制率控制 速度增益速度增益(帶圓帶圓弧弧-拐角的方形拐角的方形) 通通過過改改變變加速度加速度實現(xiàn)進(jìn)給實現(xiàn)進(jìn)給率控制率控制FANUC LT

6、DTuning - 10HRV 控制控制高速響高速響應(yīng)應(yīng)和和 高分辨率反高分辨率反饋饋位置控制位置控制伺服系伺服系統(tǒng)統(tǒng)高精度高精度電電流反流反饋饋伺服伺服放大器放大器HRV濾濾波波器器a ai 伺服伺服電電機(jī)機(jī)速度控制速度控制伺服控制伺服控制伺服伺服調(diào)調(diào)整整過過程概述程概述關(guān)于伺服系關(guān)于伺服系統(tǒng)統(tǒng)伺服系統(tǒng)由伺服控制, 伺服放大器和伺服電機(jī)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.FANUC LTDTuning - 11伺服伺服調(diào)調(diào)整整過過程概述程概述+CNC發(fā)發(fā)出出的指令的指令位置增益位置增益 (*5)高速速度高速速度環(huán)環(huán) (*3)前前饋饋

7、(*4)消除消除 機(jī)械共振機(jī)械共振濾濾波器波器 (*2) HRV 電電流控制流控制 HRV2,3 (*1) +實現(xiàn)高速高精度控制如下調(diào)整伺服功能 (*1) 設(shè)定 HRV 電流控制 (HRV2 或 HRV3)(*2,*3) 調(diào)整消除機(jī)械共振濾波器并設(shè)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)整項目伺服控制伺服控制FANUC LTDTuning - 12(*1) 設(shè)設(shè)定定 HRV 電電流控制流控制 (HRV2 或或 HRV3) 通過選擇 HRV2 標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)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(jī),使用90B0系列伺服軟件支持HR

8、V2標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)參數(shù)). 對于HRV2的加強(qiáng)功能,通過提高電流環(huán)的高速響應(yīng),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(yīng)是伺服系統(tǒng)總體執(zhí)行性能提高的基礎(chǔ)伺服伺服調(diào)調(diào)整整過過程概述程概述速度速度環(huán)環(huán)增益低增益低速度速度環(huán)環(huán)增益高增益高FANUC LTDTuning - 13(*2),(*3) 消除機(jī)械共振消除機(jī)械共振濾濾波器波器調(diào)調(diào)整整 和速度和速度環(huán)環(huán)增益增益設(shè)設(shè)定定 一些機(jī)床在特定的頻率有很強(qiáng)的機(jī)械共振. 消除機(jī)械共振濾波器 的HRV濾波器除去振動有效. 伺服指導(dǎo)的調(diào)整導(dǎo)航器功能用于調(diào)整 HRV 濾波器. 也可以使用調(diào)整導(dǎo)航器功能設(shè)定更高的速度環(huán)增益全面提高伺服的執(zhí)行性能

9、. 調(diào)調(diào)整整導(dǎo)導(dǎo)航器航器 調(diào)整導(dǎo)航器按照一步一步的調(diào)整步驟提示進(jìn)行調(diào)整. 下列項目有效. - 自動調(diào)整 設(shè)定速度增益- 自動調(diào)整 設(shè)定HRV 濾波器- 支持設(shè)定 高速高精度控制功能. 伺服伺服調(diào)調(diào)整整過過程概述程概述FANUC LTDTuning - 14(*4) 前前饋調(diào)饋調(diào)整整 通過 提前預(yù)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)伺服伺服調(diào)調(diào)整整過過程概述程概述 前前饋饋0% 前前饋饋 100%FANUC LTDTuning - 15(*5) 位置增益位置增益調(diào)調(diào)整整 通過使用高速速度環(huán)響應(yīng)可以設(shè)定高的位置增益. 設(shè)定高的位置增益也可以用于減小誤差

10、. 推薦設(shè)定值大于 50/sec, 只要能保證穩(wěn)定性. 考慮快速進(jìn)給的穩(wěn)定性決定位置增益的限制值.伺服伺服調(diào)調(diào)整整過過程概述程概述FANUC LTDTuning - 16伺服伺服調(diào)調(diào)整整過過程概述程概述調(diào)調(diào)整前整前調(diào)調(diào)整后整后 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.舉舉例例較較小的小的 路徑路徑誤誤差差象限凸起被抑制象限凸起被抑制FANUC LTDTuning - 17FANUC LTDTuning - 18初始化伺服參數(shù)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(jī)床調(diào)整.注注 1. 電電機(jī)代機(jī)

11、代碼碼從從 251 到到 350 應(yīng)應(yīng)用于用于 HRV2 參數(shù)參數(shù)FANUC LTDTuning - 19初始化伺服參數(shù)初始化伺服參數(shù)設(shè)設(shè)定定 (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(bǔ)后加/減速是必要的.FANUC LTDTuning - 20 設(shè)定高速度增益和位置增益可以有效減小象限凸起. 但是設(shè)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(dāng)坐標(biāo)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)初始化伺服參數(shù)設(shè)設(shè)定定

12、(3)FANUC LTDTuning - 21初始化伺服參數(shù)初始化伺服參數(shù)設(shè)設(shè)定定 (4) 更詳細(xì)內(nèi)容, 請參照 高速和高精度運(yùn)行相關(guān)的參數(shù)說明, FANUC 交流伺服電機(jī) ais /ai /bis 系列參數(shù)說明書附錄 (B-65270). 在說明書中, 初始化設(shè)定參數(shù)對小型,中型和大型機(jī)床的功能分別進(jìn)行描述.FANUC LTDTuning - 22速度增益和速度增益和 HRV 濾濾波器波器調(diào)調(diào)整整 (1) 調(diào)整導(dǎo)航器可以容易地調(diào)整速度增益 . 調(diào)整導(dǎo)航器從測量頻率響應(yīng)結(jié)果可以看到速度環(huán)路的增益裕度. 調(diào)整導(dǎo)航器建議出推薦的速度增益.增益裕度推薦增益FANUC LTDTuning - 23速度

13、增益和速度增益和HRV濾濾波器波器調(diào)調(diào)整整 (2)調(diào)整導(dǎo)航器提高增益后, 再測頻率響應(yīng)特性曲線.我們推薦通過坐標(biāo)軸的直線移動檢測增益設(shè)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(jī)速度轉(zhuǎn)矩指令降低增益電機(jī)速度轉(zhuǎn)矩指令FANUC LTDTuning - 24速度增益和速度增益和HRV 濾濾波器波器調(diào)調(diào)整整 (3) 通過使用調(diào)整導(dǎo)航器可以容易地調(diào)整 HRV 濾波器. 調(diào)整導(dǎo)航器檢測響應(yīng)頻率. 調(diào)整導(dǎo)航器建議出推薦的HRV濾波器參數(shù).推薦的濾波器參數(shù)FANUC LTDTuning - 25速度增益和速度增益和HRV濾濾波器波器調(diào)調(diào)整整 (4)設(shè)定濾波器后調(diào)整導(dǎo)航器可以看到頻率響應(yīng)特性

14、曲線.如果你想修改, 你能細(xì)微地調(diào)整濾波器.我們推薦通過坐標(biāo)軸的直線移動檢測濾波器設(shè)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(jī)速度轉(zhuǎn)矩指令修改修改中心中心頻頻率率FANUC LTDTuning - 26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% 速度增益速度增益 650% 速度環(huán)高速循環(huán)處理功能 (2017#7=1) ON10m/div速度增益和速度增益和HRV濾濾波器波器調(diào)調(diào)整整 (5)10m/divFANUC LTDTuning - 27前饋功能結(jié)構(gòu)圖前前饋調(diào)饋調(diào)整整 (1)前前饋饋 從CNC發(fā)出的位置指令轉(zhuǎn)換成

15、速度指令補(bǔ)償. 這個補(bǔ)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.速度前速度前饋饋速度指令的變化率 (加速度) 轉(zhuǎn)換成 轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償. 這個補(bǔ)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. -+a asKp速度速度環(huán)環(huán)位置指令位置指令速度速度 前前饋饋+位置反位置反饋饋FANUC LTDTuning - 28前饋系數(shù) 0%前饋系數(shù) 100%半徑誤差差不多是 250m半 徑 誤 差 幾 乎 是 0m(位置) 前饋調(diào)整通過設(shè)定位置前饋系數(shù)值接近于 100%, 路徑誤差被徹底減小. 前前饋調(diào)饋調(diào)整整 (2)FANUC LTDTuning - 29(位置) 前饋調(diào)整前前饋調(diào)饋調(diào)整整 (2)插

16、補(bǔ)后時間常數(shù)=24ms前饋系數(shù) 100%時間調(diào)時間調(diào)整系數(shù)整系數(shù) = 0插補(bǔ)后時間常數(shù)=24ms前饋系數(shù) 100%時間調(diào)時間調(diào)整系數(shù)整系數(shù) = -3072 通過使用 “時間調(diào)整系數(shù)” 能夠補(bǔ)償由 “插補(bǔ)后時間常數(shù)”導(dǎo)致的半徑減小. 如果路徑誤差有必要達(dá)到一定的限制值時, 請?zhí)峁┦褂眠@個特性.FANUC LTDTuning - 30速度前饋調(diào)整 當(dāng)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(bǔ)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(shè)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

17、饋減小凸起 .XY由Y軸延遲導(dǎo)致的位置誤差由X軸延遲導(dǎo)致的位置誤差XY沒有速度前沒有速度前饋饋使用速度前使用速度前饋饋前前饋調(diào)饋調(diào)整整 (3)FANUC LTDTuning - 31圓弧半徑減速根據(jù)加速度根據(jù)加速度調(diào)調(diào)整整進(jìn)給進(jìn)給率控制率控制 (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.ABCD直線部分:F4000圓弧部分:F3000切線速度ABCDXY測試程序圓弧-直線直線-圓弧FANUC LTDTuning - 32圓弧最大速度是F3000圓弧最大速度是 F2200半

18、徑圓弧最大速度 請調(diào)整 圓弧半徑減速 滿足機(jī)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(shè)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)加速度根據(jù)加速度調(diào)調(diào)整整進(jìn)給進(jìn)給率控制率控制 (2)圓弧半徑減速FANUC LTDTuning - 33 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(yùn)算有效. “根據(jù)加速度減速”由到最大進(jìn)給率的時間常數(shù)確定.速度時間最大進(jìn)給率時間常數(shù)這個斜率表示允許加速度當(dāng)你設(shè)定了這一欄中的加速度值時,伺服指導(dǎo)自動地確定了適當(dāng)?shù)臅r間常數(shù) .根

19、據(jù)加速度減速 根據(jù)加速度根據(jù)加速度調(diào)調(diào)整整進(jìn)給進(jìn)給率控制率控制 (3)FANUC LTDTuning - 34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(shè)定相同的最大加速度. 由圓弧鉗制值我們也能夠確定插補(bǔ)前時間常數(shù)值.通常插補(bǔ)前時間常數(shù) = 圓弧鉗制值 X 3.0根據(jù)加速度根據(jù)加速度調(diào)調(diào)整整進(jìn)給進(jìn)給率控制率控制 (4)FANUC LTDTuning - 35 通過僅僅設(shè)定插補(bǔ)前時間常數(shù), 坐標(biāo)軸在方形的拐角處不減速. 在這點使用 拐角減速 是必要的.ABC直線部分:F10000拐角部分:F500切線速度根據(jù)速度差根據(jù)速度差調(diào)調(diào)整整進(jìn)給進(jìn)給率控制率控制 (1)ABCDX

20、Y測試程序FANUC LTDTuning - 36拐角速度是 F500 拐角速度是 F200請調(diào)整 拐角減速 滿足機(jī)床加工精度要求. 根據(jù)速度差根據(jù)速度差調(diào)調(diào)整整進(jìn)給進(jìn)給率控制率控制 (2)FANUC LTDTuning - 37高速高精度高速高精度伺服伺服 HRV3 控制控制FANUC LTDTuning - 38伺服伺服HRV控制控制 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(jī)路徑路徑誤誤差差 2 mR100mm F30m/min1 m/div高速高精度伺服系高速高精度伺服系統(tǒng)統(tǒng)高速高精度伺服

21、系統(tǒng)技術(shù)納納米控制米控制 超平滑進(jìn)給和高速頻率響應(yīng)FANUC LTDTuning - 39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(yīng)和高精度HRV電流控制通過高速響應(yīng)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(jī)械共振 通過與ai 和 ais 伺服電機(jī)的很平滑進(jìn)給結(jié)合完成高速和高精度控制HRV 電電流流 控控制制高速響高速響應(yīng)應(yīng)和高分辨精度反和高分辨精度反饋饋位置 控制伺服伺服 HRV 控制控制納米插補(bǔ)CNC納納米米 CNC 系系統(tǒng)統(tǒng)高精度高精度電電流反流反饋饋伺服伺服放大器放大器HRV 濾濾波器波器a ai 伺服伺服電電機(jī)機(jī)高的高的速

22、度增益速度增益 控制控制伺服伺服 HRV3 控制控制特性特性 FANUC LTDTuning - 40SERVO HRV3 Control伺服伺服 HRV3 控制控制增強(qiáng)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(fù)數(shù)的單一的 增益增益相位相位HRV濾波器抑制由于設(shè)定高的速度增益產(chǎn)生機(jī)械共振導(dǎo)致的振動多個 (最多 4個) 機(jī)械共振抑制根據(jù)機(jī)床的特性,濾波器寬度和深度自由地設(shè)定增增強(qiáng)強(qiáng)的的 HRV 濾濾波器波器 (1/2)FANUC LTDTuning - 41SERVO HRV3 Control伺服伺服HRV3控制控制自動實時跟蹤隨意移動的機(jī)械共振適應(yīng)依靠位置,運(yùn)行中的狀態(tài)和機(jī)械特性不同情況下的響應(yīng)頻率變化 .跟蹤前共振:250Hz濾波器 : 210HzTCMDF10/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(yīng)210210250HzHz振動 繼續(xù)跟蹤后總是固定的增增強(qiáng)強(qiáng)的的 HRV 濾濾波器波器 (2/2)FANUC LTDTuning - 42SERVO HRV3 Control伺服伺服 HRV 3誤差4 m 立式加工中心立式加工中心 (半半閉環(huán)閉環(huán))圓弧切削 (XY R100mm,F10m/min)誤差1.5 m 伺服伺服 HRV2 速度增益速度增益 300%位置增益位置增益 70/Sec速度增益速度增益 700%位置增益位置