4安川Σ-V伺服驱动_SigmaWin调试实习3

位置、速度控制 （反馈）
电机
工作台
摩擦补偿功能
摩擦补偿功能：由于机床运动部存在不断变化的摩擦，从而 影响系统的响应。通过补偿这部分可变摩擦带来的影响，使 系统获得安定的响应性。吸收机床的差异，达到稳定的定位 时间。
安川电机(中国)有限公司
6
4.1.5 振动对策
自动检测振动频率，自动应用振动对策功能，快速便捷地达 到抑振效果。
安川电机(中国)有限公司
2
4.1.1 增益相关参数
Pn102：位置环增益
Pn101：速度环积分时间常数
位置环
速度环
Ti
电流环
＋
Kp
－
＋
＋
Kv, J ＋
－
Tf, Nt
电流
＋
控制部
－
电流反馈
速度反馈
位置反馈
机床
电机 编码器
Pn100：速度环增益 Pn103：惯性转矩比
Pn401：转矩指令滤波器时间常数 Pn409：陷波指令滤波器频率
安川电机(中国)有限公司
10
4.2.1 实践准备
1）将免调整功能设置为无效的操作步骤
首先，从调整菜单设定免调整功能为无效，并重启电源。 画面显示从调整窗口切换至测算惯性转矩窗口。
①单击“Tuning”。
③将免调整功能 设置为无效，然 后单击“OK”。
②单击“Execute” 。
安川电机(中国)有限公司
安川电机(中国)有限公司
1
4.1 什么是调整
调整（调谐）是优化伺服单元响应性的功能。响应性取决于伺 服单元中设定的伺服增益。
一般情况下，刚性高的机械可通过提高伺服增益来提高响应性。 但对于刚性低的机械，当提高伺服增益时，可能引起振动，从 而无法提高响应性。
伺服增益通过多个参数的组合进行设定，彼此之间相互影响。 本章我们将实践练习如何设定各参数，并保持设定值之间的平 衡。
单参数调谐
在运转机床并追踪数据的同时，手动调整2个 参数，从而获得最稳定的响应性。 整定时间：0 - 4ms。
安川电机(中国)有限公司
4
4.1.3 伺服调整功能的调整对象
免调整 惯性转矩比 位置、速度增益 转矩指令滤波器 自动陷波滤波器
*)
A型抑振控制*) 摩擦补偿 模型追踪控制 振动控制*)
*)检测出振动时使用
4.2.1 调试实习的准备 4.2.2 推算转动惯量 4.2.3 机械分析 4.2.4 追踪设定 4.2.5 高级自动调谐 4.2.6指令输入型高级自动调谐 4.2.7 单参数调谐
安川电机(中国)有限公司
9
4.2.1 调试实习的准备
步骤
目的：操作实习机，确认伺服响应。
准备工作： 1) 将免调整功能设置为无效。（出厂默认值为有効。）
注）转矩指令滤波器是设置在转矩指令中的滤波器，用于抑制伺服单元造成的振动。
③ 速度环增益KV (Hz)和位置环增益KP (s-1) 的关系
Kp
2 K v 4
移项后得到，
KP KV
2π 4
1
.5
7
如果①②③的关系式中有任何一项未成立，则系统会发生振动。
安川运电动机控(制中培国训)有课限程公司
8
4.2 调整练习
4 伺服系统调整实践
本章将学习伺服驱动系统Σ‐Ⅴ的免调整功能、高级自动 调谐功能和单参数调谐。
4.1 什么是调整 4.2 调整练习 4.2.1 调试实习的准备 4.2.2 推算惯性转矩 4.2.3 机械分析 4.2.4 追踪设定 4.2.5 高级自动调谐 4.2.6 指令输入型高级自动调谐 4.2.7 单参数调谐 4.3 伺服的响应性确定实习 4.3.1 环增益的特性 4.3.2 各增益的关系
安川电机(中国)有限公司
12
4.2.2推算转动惯量
① 速度环增益KV (Hz)和速度环积分时间常数Ti (s)的关系
Ti
4 2 πK V
4TM
移项后得到，
注）TM是一阶时滞的机械时间常数
Ti 4 TM
（在实际应用中可减小至2.3）
② 速度环增益和转矩指令滤波器时间常数（Tf）的关系 Tf 1 ( 1 ) 1{ 1 } 4 2πKv 4 2(Pn100)
免调整
AAT
指令输入 AAT
○
×
×
×
○
×
×
○
○
○
○
○
○
○
○
×
○
○
×
○
○
×
○
○Leabharlann ×○○安川电机(中国)有限公司
单参数 调谐
× × ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
5
4.1.4 模型追踪控制和摩擦补偿
模型追踪控制：在位置控制模式下，通过调整前馈，缩短整 定时间。
模型追踪控制 （前馈）
控制结构图（示意）
位置指令
安川电机(中国)有限公司
3
4.1.2 Σ-Ⅴ伺服基本调整步骤
免调整
出厂设定值。与机械类型和负载无关，保持 稳定的响应性。 整定时间：100 - 150ms。
高级自动调谐
在机床自动运转中，接收伺服单元内部或 上位装置的指令，自动设定各参数。 自动设定的参数包括模型追踪控制增益。 整定时间：约10ms。
・陷波滤波器 可检测并抑制数百Hz以上的振动频率，并自动抑振。（可自动调整）
・A型抑振控制 可检测并抑振数百至1kHz的振动频率，并自动抑振。（可自动调整）
・抑振（带抑振功能的模型追踪控制） 可检测并抑制数Hz的低频。（可自动调整）
安川电机(中国)有限公司
7
4.1.6 调整单项增益时的注意事项（参考）
将免调整功能选择参数Pn170.0从“1”（有效）变更为“0”（无效），然后重新接通电源。 2) 设定惯性转矩比。
要达到Pn100（速度环增益）中设定的响应能力，就必须能输出与要求增益相应的加速度，即 能输出与要求加速度相应的转矩。 进一步，由于转矩 ＝ 惯性转矩×角加速度，要输出符合要求的转矩，就必须设定正确的负载 惯性转矩。 可以利用SigmaWin+提供的功能菜单“测算惯性转矩比（负载惯性转矩比 / 电机转子的惯性转 矩）（%）”，将测算所得数值设定至惯性转矩比Pn103（出厂值为100%）。 3) 设置实时监测条件。 可以利用SigmaWin+提供的功能菜单“Trace”，绘制伺服应答图。 在绘图前，需要先设置下列条件： ①采样时间 ②追踪数据（最大可设置3个） ③触发器 ④预触发器
⑤再次点击菜单项 “Tuning”。
⑥ 单击窗口②的 “Execute”按钮，将 显示测算惯性转矩的 窗口。
④单击“OK”，并 重启电源。
11
4.2.2推算转动惯量
2）设定惯性转矩比的步骤1 执行测算惯性转矩的功能，系统可快速计算出作用在电机轴的负载惯性转矩。
①单击“Execute” 。
②显示条件设定窗口（本次 练习不修改窗口中数值）， 单击“Next” 。