松下A4系列伺服增益调整

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25
来自上位控制器的位置指令周期和Pr.4D(FIR滤波器)设定
来自上位的位置指令
位置 指令 (可用 panaterm测定:1ms周期的情况) 由于只是这时位置指令変化很大, 转矩发生了突变。为此,转矩每 1ms发生一次突变,就象发生了频 率为1kHz的机械振动。
内控文件
下面是Pr4E=5的例子 ①来自上位的60个脉冲的指令的场合 速度控制周期象被Pr4E的FIR滤波器分割成了6等份, 每份有10个脉冲进入。这样速度指令变光滑了,转矩 变化也光滑起来。 ②例如,从上位输入一个62脉冲/1ms的匀速指令时。 进入每个速度控制周期的指令象处理为10,10,11, 10,10,11个脉冲。 速度控制周期 每个速度控制周期进入10个脉冲与11个脉冲,就象被 166μsec (来自上位的指令的1/6) 处理成不同的指令速度一样。因此,原本恒定的速度 指令接收时发生了突变,转矩也发生了突变。
停止时 位置增益 动作时 位置增益 速度 环增益 速度积分 转矩滤波器 时间常数 时间常数
内控文件
速度 前馈
16个阶段的增益变更。 刚性大⇒增益大
18
6. 惯量推定
使用最小2乘法推定
内控文件
MINAS A4
转矩τ=加速度a×惯量J+摩擦Td
近似倾斜的直线
原来 只用推定数据的数值 来判断推定值 MINAS-A4 用加速和减速时两方面的数据 来判断推定值
速度: 100[r/min]以上
<推荐速度指令波形>
加速度:2000[r/min],1[s]以下
11
调整步骤
3 (与装置相配的Parameter变更)
内控文件
Pr.21 = 0 (惯量比、增益的固定) Pr.23 = 2 (自适应滤波器的固定) Pr.30 = 0 (只有第1增益动作) 雕刻 …正确进行轨迹(CP动作)控制有必要。
共振频率…根据装置的不同而有差异 因动作位置変化、经年变化
手动设定 对应不可能
20
自动调整振动抑制滤波器的开发
内控文件
电机
运动物体
(例) 马达 联轴器 滚珠丝杠
21
8. 适应型振动抑制滤波器
振动发生
内控文件
MINAS A4
对振动频率自动调整滤波器
下一次稳定动作 速度 与实际 振动频 率一致 快速 抑制 振动
根据②声音变得均等了。)
12
实时自动调整功能
振动抑制 滤波器 (自动计算)
内控文件
位置指令
+ -
比例 增益 位置控制
+ -
比例 增益 积分 增益
+ +
转矩滤 波器
装置 (含电机)
速度控制
惯量推定 (自动计算)
驱动器 快 多种用途对应 定位用 (水平轴) 慢 只设定刚性 (16等级) Pr.22 定位用 (升降轴) 轨迹控制用
MINAS A4的开发理念
内控文件
MINAS A4系列
目标
业界NO.1的小型化、高性能化及易操作
内控文件
增益调整难吗?
能够简单地调整客户高兴、自己也高兴。大家的幸事!
基本用实时自动调整对应可能。 (并且想充实的情况有理论的知识就好了。)
2
何谓好的控制? ①稳定性
不发生振动及持续性振荡
输出
内控文件
2自由度 控制器 自动 频率调整 振动抑制 滤波器 转矩 控制
负载
马达
滤波器 无效 滤波器频率 滤波器搜集 时间50ms
适应型 振动抑制滤波器 速度
他社比较
松下A4 M社J3 Y社ΣⅢ
对应振动频率范围宽(~1500Hz) 适应动作的快速搜集结束(理论上的)


×
22 无此功能
収束短时间 试验动作必要 (50ms) (2~10秒钟声音)
内控文件
使之往复运动。
惯量比自动推定。(Pr.20自动输入) 请确认往复运动几次使推定值稳定。
刚性(Pr.22)慢慢地提高。(4→5→6→…) 调查稳定动作的限界。(从声音和发生振动来判断) 根据Pr.22 的设定值自动设定增益 (Pr.10、11、12、13、14、15)
Kpp、Kvp、Tvi、Vfil、Tfil、Kff
8
调整步骤 1.初期设定 …最初必要的工作。
内控文件
位置控制模式 Pr.02 = 0 脉冲数 Pr.48 = 10000(A:Pr46)、Pr.4A = 0、Pr.4B = 6400 输入脉冲形式 Pr.41 = 1、 Pr.42 = 3(输入脉冲设定) 脉冲平滑滤波器Pr.4D = 17(重新上电)
速度応答設定[Hz] 350 300 250 200 150 100 50 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 剛性設定
内控文件
开发品(A4) 使用(Pr.21=1~6) 第一增益(停止时) 第二增益(动作时) 位置增益低 ⇔ 位置增益高 速度PI控制 速度P控制 未使用 ・只有第一增益 使用(30%)
(他社数据中振动抑制滤波器手动设定)
85.8
松下A4
M社J3
51.8
Y社ΣⅢ
50.8
18.5 9.0 4.0 9.6 3.0 共振器② 200Hz
15.7 7.5
13.0 13.0
ボールねじ 共振器① 350Hz
共振器③ ベルト装置 150Hz
与他社比实现1/2以下的定位时间 用振动抑制滤波器自动设定调整时间缩短
适应滤波器的状况确认(Pr.2F)
内控文件
23
内控文件
自适应滤波器的使用方法 每30分钟记忆一次。 无效 有效
Pr.23 0 【1】
2
保持
24
10. 定位性能比较
定位时间缩短
控制构造变更,因补充速度FF定位时间缩短
内控文件
MINAS A4
定位性能比较
90 80 70 整定時間 [ms] 60 50 40 30 20 10 0 16.7 7.0 0.1
10
设定限界以下的値。
2.实时自动调整(RAT)注意事项
内控文件
○原点复归动作时请设定Pr.21=0。 (由于速度快时J推定精度好,原点复归时RAT希望不要实施。) 在使之往复动作之前,请设定水平轴(X轴、Y轴)Pr.21=1、垂直轴(Z轴)Pr.21=4。 (想快速推定惯量比的场合,设水平轴Pr.21=2、垂直轴Pr.21=5。) ○请对各轴分别进行往复动作。 (动作图形条件参照下图。动作方向再切替时希望有1秒左右的停止时间。) ○请使之往复几次,确认惯量比推定值稳定。 (可通过Pr.20确认惯量比推定值。) ○ 慢慢提高Pr.22,动作出现噪音和起振时请减小Pr.22。 (声音和振动周期短(300ms以内)的情况,根据适应滤波器自动地写入,声音和振动被降低 了(这种情况下,0以外的数字将进入Pr.2F)这时刚性得已提高。)出现声音和振动的值就是 刚性的临界值。 请在临界值以下设定Pr.22。 如果象雕刻机一样控制轨迹的场合,最好将各轴Pr.22设成相同的值。 ○进入Pr.2F的数值在45以上时,控制上存在不稳定的情况。这时请设定Pr.23=0(自适应滤波 器无效)。
内控文件
Z- axis 1 07 305 170 5 0 25 0 80 0 2 0
Pr20通过自动调整推测。然后让Pr22的刚性变化,以确定Pr11, 其他的增益大致由以下关系式自动地决定: Pr10=Pr11×1.8、Pr12=(500~900)/Pr11 (750较好) Pr14=2270/Pr11 (最小值=25)
③过渡特性
响应性和阻尼性好
输出
× × ○
时间
阻尼性× ○
响应性×
时间
②固定特性
目标值与输出相符
输出
× ○ ×
时间
(低通性) 以上3个特性,针对负载、 外部扰动及环境的变化, 无巨大变化情况(强大的)。
3
内控文件
具体的调整例
4
内控文件
北京精雕科技有限公司
殿
『调整次序和MINAS-A4的介绍』
松下電器産業株式会社
转矩τ 错了的推定
黑:马达速度 红:加速度 蓝:转矩


正确的推定


加速度a 19
可靠性良好的惯量推定可能
7. 振动抑制滤波器的自动调整
体现定位性能振动抑制必要 增益提高 振动发生
幅值
内控文件
MINAS A4
控制部
振动抑制 滤波器
装置
陷波频率
频率
振动抑制滤波器调整
对调整时间影响很大
0dB
陷波滤波器
5
内控文件
装置 X轴
Z轴
Y轴
北京精雕科技有限公司 殿 HPより
6
内控文件
评价内容
Z轴
加工 半球的光滑度 X轴
7
调整结果(主要Parameters)
Axis Pr.No. 20 10 11 12 13 14 15 16 21 23 30 Paratemer name In ertia ratio 1st position loop gain 1st ve locity loop gain 1st ve locity loop integration time c onstant 1st speed de tection filter 1st torque filter time constant Ve locity feed forward Feed forward filter time constant Re al time auto tuning se t up Adaptive filte r mode 2nd gain action set up X-axis 137 305 170 5 0 25 0 80 0 2 0 Y- axis 356 3 05 1 70 5 0 25 0 80 0 2 0
如果知道惯量,根据控制理论动作稳定的增益设定可能
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惯量比不一致时… RT的刚性4的参数设定
内控文件 真实的Pr.20=1800 被设定为Pr.20=100
有增益切换时
无增益切换时
(参考)真的惯量比设定时
16
实时自动调整(RT-AT)的增益
旧产品(A) 未使用 ・只有第一增益 (动作时和停止时增益 ①增益切换 相同) 速度PI控制 ②前馈
Pr.4D=0 的场合
上位系统的指令 1ms 扫描周期 位置 指令
光滑的脉冲输入进 入每个控制周期
Pr.4D=5 的场合
1个速度控制周期10个脉冲(假设上位指令1000p/rev)输 入时的速度指令是 10:每速度控制周期的脉冲 1000:1转所需的上位脉冲数 6000:速度控制周期的倒数 60:变换成每分钟的转速(rpm) 10/1000×6000×60=3600rpm 输入11个脉冲的场合是3960rpm 即,即使上位机发出一恒定的速度指令,各速度控制 周期收到的也有3600rpm的与3960rpm的速度指令 (360rpm的速度指令変化)。
Pr.21=1~3
Pr.21=4~6
Pr.21=7
13
无需专业知识简单地对装置进行最佳增益调整
在实时自动调整前… 调整目的是? 装置的动作是? 快速到达目的地 (点到点的控制) 总是跟随指令 (轨迹控制)
内控文件
水平轴 Pr.21=1~3
垂直轴 Pr.21=4~6
Pr.21=7
14
5. 惯量的重要性
350 速度応答設定[Hz] 300 250 200 150 100 50 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 剛性設定
未使用
初期值 wenku.baidu.com6Hz
③参数设定 (刚性)
初期值 35Hz(小型)
线性尺度10等级
对数尺度16等级
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(教材的表1)
无调整化 实时AT的增益设定一览表
输入脉冲单位 Pr.48 ×2 Pr.4A 编码器脉冲单位
Pr.4B 输入脉冲数/1转
2.Real time auto tuning …装置的惯量的推定。刚性调整。(详细后述) 3.与装置相配的Parameter变更 …为了适合装置的动作的控制。 (详细后述)
9
X轴 调整步骤 2 (Real time auto tuning) Pr.21 = 1 (X轴、Y轴) = 4 (Z轴) Z轴 Y轴
位置指令
内控文件
MINAS A4
惯量 J
+ -
比例 增益 位置控制
+ -
比例 增益 积分 增益
+ +
转矩滤 波器
振动抑制 滤波器
装置 (含电机)
速度控制
驱动器
装置的惯量…
J
速度响应频率… ωv 速度响应频率由用户调整
速度比例增益=J×ωv 速度积分增益=J×ωv2×(1/6~1/4) 位置比例增益=ωv/4 转矩滤波器=ωv×(4~10)
Pr.22刚性在临界点以下的值变更,有增益裕量以提高稳定性。 (基本上对于CP动作,最好将全轴的刚性值设为一致。) ※如果有残留的线痕,可简单地参考①、②的对策。 ①请试着提高增益。 (一旦Pr.21=1再变更为4,增大Pr.22,增益提高后,停止自动调整 进行Pr.21=0, Pr.23=2, Pr.30=0等的变更。) ②Pr15(速度FF)在300~500程度加入,对指令的跟随性变好。增益没必要 设得过高,这样稳定性增加。如果增益裕量变小的话,请将Pr15增大100左 右。(球面加工时Z轴下降与上升时的声音的差异是存在大的位置偏差。进行①时,
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