9__交流伺服驅(qū)動器原理及調(diào)試.ppt

1、伺服驅(qū)動器 孫海亮,主要內(nèi)容,一、伺服驅(qū)動器的種類及結(jié)構(gòu),二、伺服驅(qū)動器發(fā)展趨勢,四、 伺服驅(qū)動器的控制原理：,五、伺服驅(qū)動器的接口：,六、 與伺服調(diào)節(jié)有關(guān)的參數(shù),八、進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)常見故障及處理,七、 進(jìn)給伺服常見報警,三、 伺服驅(qū)動器電氣原理：,一、伺服驅(qū)動器的種類及結(jié)構(gòu),伺服進(jìn)給系統(tǒng)的要求,1. 調(diào)速范圍寬 2. 定位精度高,二、伺服驅(qū)動器發(fā)展趨勢,3. 有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性 4. 快速響應(yīng)，無超調(diào) 為了保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，因為數(shù)控系統(tǒng)在啟動、制動時，要求加、減加速度足夠大，縮短進(jìn)給系統(tǒng)

2、的過渡過程時間，減小輪廓過渡誤差。,5. 低速大轉(zhuǎn)矩，過載能力強(qiáng) 一般來說，伺服驅(qū)動器具有數(shù)分鐘甚至半小時內(nèi)1.5倍以上的過載能力，在短時間內(nèi)可以過載46倍而不損壞。 6. 可靠性高 要求數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)可靠性高、工作穩(wěn)定性好，具有較強(qiáng)的溫度、濕度、振動等環(huán)境適應(yīng)能力和很強(qiáng)的抗干擾的能力。,1、從最低速到最高速電機(jī)都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動要 小，尤其在低速如0.1r/min或更低速時，仍有平穩(wěn)的 速度而無爬行現(xiàn)象。 2、電機(jī)應(yīng)具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速 大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi) 過載46倍而不損壞。 3、為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動慣 量和大的

3、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時間常數(shù)和 啟動電壓。 4、電機(jī)應(yīng)能承受頻繁啟、制動和反轉(zhuǎn)。,對電機(jī)的要求,三、 伺服驅(qū)動器的電氣控制原理,1.外部控制電路結(jié)構(gòu),2.內(nèi)部電路結(jié)構(gòu),功率電路結(jié)構(gòu),控制電路結(jié)構(gòu),交流伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,HSV-20P電源模塊結(jié)構(gòu)圖,控制電路結(jié)構(gòu),功率電路結(jié)構(gòu),四、伺服驅(qū)動器的運(yùn)行控制原理,位置環(huán)電流環(huán)速度環(huán),華中數(shù)控,1. 主回路接線： 1）驅(qū)動器R、S、T電源線的連接； 2）驅(qū)動器與電動機(jī)電源線之間的接線； 2. 控制電源類接線： 1）r 、t控制電源接線； 2）I/O接口控制電源接線； 3. 信號指令線 1)指令接口 2)I/O接口 3)反饋檢測類接線,五、伺服驅(qū)動器的

4、接線：,伺服系統(tǒng)主回路的接線圖,松下伺服驅(qū)動器I/F速度控制接線圖,松下伺服驅(qū)動器I/F位置控制接線圖,三洋伺服系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)連接圖,六、 伺服參數(shù),1、控制類參數(shù) 2、控制運(yùn)動功能相關(guān)的參數(shù) 3、邏輯接口相關(guān)的一些參數(shù),伺服控制是一個比較復(fù)雜的過程，參數(shù)的使用也相對比較復(fù)雜，一般伺服參數(shù)個數(shù)少的也有幾十個，多的有七、八百個，修改起來比較麻煩。但是總的來說，伺服參數(shù)可以分成三類。,在參數(shù)的調(diào)節(jié)時，我們主要調(diào)節(jié)與控制功能相關(guān)的一些參數(shù)，其他參數(shù)只與設(shè)計和硬件相關(guān)?；旧纤欧到y(tǒng)確定以后，參數(shù)也就確定下來，不需要我們調(diào)試人員去修改?？刂乒δ艿膮?shù)不多，常用的有幾個.,控制類參數(shù),可以選擇輸入/輸出

5、信號定義，內(nèi)部控制功能選擇等。,位置指令脈沖方向或速度指令輸入取反；,是否允許反饋斷線報警,是否允許CCW極限開關(guān)輸入；,是否允許由系統(tǒng)內(nèi)部啟動SVR-ON控制,例如:,伺服運(yùn)動特性調(diào)節(jié)有關(guān)的參數(shù),設(shè)定位置環(huán)調(diào)節(jié)器的比例增益。 設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數(shù)值太大可能會引起振蕩或超調(diào)。 參數(shù)數(shù)值由具體的伺服系統(tǒng)型號和負(fù)載情況確定。,位置比例增益,設(shè)定位置環(huán)的前饋增益。 設(shè)定值越大時，表示在任何頻率的指令脈沖下，位置滯后量越小 位置環(huán)的前饋增益大，控制系統(tǒng)的高速響應(yīng)特性提高，但會使系統(tǒng)的位置不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生振蕩。 不需要很高的響應(yīng)特性時，本參數(shù)通常設(shè)

6、為0表示范 圍：0100%,位置前饋增益,設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的比例增益。 設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動系統(tǒng)型號和負(fù)載值情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。 在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較大的值。,速度比例增益,設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)。 設(shè)置值越小，積分速度越快。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動系統(tǒng)型號和負(fù)載情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。 在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較小的值。,速度積分時間常數(shù),設(shè)定速度反饋低通濾波器特性。 數(shù)值越大，截止頻率越低，電機(jī)產(chǎn)生的噪音越小。如果負(fù)載慣量很大，可以適當(dāng)減小設(shè)定值。數(shù)值太大，造成響應(yīng)變慢

7、，可能會引起振蕩。 數(shù)值越小，截止頻率越高，速度反饋響應(yīng)越快。如果需要較高的速度響應(yīng)，可以適當(dāng)減小設(shè)定值。,速度反饋濾波因子,加減速時間常數(shù),與位置控制有關(guān)的參數(shù),位置超差檢測范圍,設(shè)置位置超差報警檢測范圍。 在位置控制方式下，當(dāng)位置偏差計數(shù)器的計數(shù)值超過本參數(shù)值時，伺服驅(qū)動器給出位置超差報警。,設(shè)置位置指令脈沖的分倍頻 在位置控制方式下，通過對參數(shù)設(shè)置,可以很方便地與各種脈沖源相匹配，以達(dá)到用戶理想的控制分辨率（即角度/脈沖）,電子齒輪,PG=NC4 P：輸入指令的脈沖數(shù) G：電子齒輪比 N：電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)； C：光電編碼器線數(shù)/轉(zhuǎn),現(xiàn)方法一般有兩種，通過硬件或通過軟件的方式,設(shè)置位置指令脈沖

8、的輸入形式。 通過參數(shù)設(shè)定為3種輸入方式之一； 1：兩相正交脈沖輸入； 2：脈沖+方向； 3：CCW脈沖/CW脈沖 CCW是從伺服電機(jī)的軸向觀察，反時針方向旋轉(zhuǎn)， 定義為正向。 CW是從伺服電機(jī)的軸向觀察，順時針方向旋轉(zhuǎn)， 定義為反向。,位置指令脈沖輸入方式,用于選擇伺服驅(qū)動器的控制方式。 0：位置控制方式，接收位置脈沖輸入指令； 1：模擬速度控制方式，接收模擬速度指令； 2：模擬轉(zhuǎn)矩控制方式，接收模擬轉(zhuǎn)矩指令； 3：其他(內(nèi)部速度控制方式),控制方式選擇,與速度/轉(zhuǎn)矩控制有關(guān)的參數(shù),速度指令輸入增益,設(shè)置模擬速度指令的電壓值與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。設(shè)定值為電壓對應(yīng)的轉(zhuǎn)速值. 只在模擬速度輸入方式下有效

9、。,速度指令零漂補(bǔ)償,在模擬速度控制方式下，利用本參數(shù)可以調(diào)節(jié)模擬速度指令輸入的零漂。 調(diào)整方法如下： 將模擬控制輸入端與信號地短接。設(shè)置參數(shù)值，至電機(jī)不轉(zhuǎn)。 電位器,轉(zhuǎn)矩指令輸入增益,設(shè)置模擬轉(zhuǎn)矩指令的電壓值與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。設(shè)置值為指令最高電壓對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩值 只在模擬轉(zhuǎn)矩輸入方式下有效,設(shè)置伺服電機(jī)的最高限速值。 與旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)。 如果設(shè)置值超過額定轉(zhuǎn)速，則實(shí)際最高限速為額定轉(zhuǎn)速。,最高速度限制,設(shè)置伺服電機(jī)的內(nèi)部轉(zhuǎn)矩限制值。 任何時候，這個限制都有效,最大輸出轉(zhuǎn)矩設(shè)置,主軸定向偏移角度,其他常用參數(shù),設(shè)定位置控制方式下定位完成脈沖范圍。 ，當(dāng)位置偏差計數(shù)器內(nèi)的剩余脈沖數(shù)小于或等于本參數(shù)設(shè)定值時，驅(qū)動器認(rèn)為定位已完成. 在位置控制方式時，輸出位置定位完成信號.,定位完成范圍,設(shè)置到達(dá)速度 在非位置控制方式下，如果電機(jī)速度超過本設(shè)定值，則速度到達(dá)開關(guān)信號為ON，否則為 OFF。 在位置控制方式下，不用此參數(shù)。 與旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)。,到達(dá)速度范圍,設(shè)定伺服電機(jī)的光電編碼器線數(shù)；,編碼器分辨率,伺服電機(jī)的磁極對數(shù),設(shè)定伺服電機(jī)的磁極對數(shù)；,位置指令脈沖輸入計數(shù),位置指令脈沖反饋輸入計數(shù),接通伺服驅(qū)動器的電源， 先進(jìn)入測試調(diào)整模式,測試調(diào)整模式可以執(zhí)行伺服驅(qū)動器的測試操作,自整定,報警復(fù)位和編輯清除.,空載下調(diào)試