FANUC_高速高精度控制的调整步骤
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前馈0%Biblioteka Baidu
前馈 100%
Tuning - 14
FANUC LTD
伺服调整过程概述
(*5) 位置增益调整 • • • • 通过使用高速速度环响应可以设定高的位置增益. 设定高的位置增益也可以用于减小误差. 推荐设定值大于 50/sec, 只要能保证稳定性. 考虑快速进给的稳定性决定位置增益的限制值.
Tuning - 15
Tuning - 8
FANUC LTD
伺服调整过程概述
如何进行伺服调整 2 伺服调整使用一些代表性的图形形状. 这些图形形状的程序已登记到 伺服指导的 程序窗口 并通过程序窗口执行生成相应的程序.
(圆 ) 前馈 反向间隙加速 (方 ) 通过速度差实现进给率控制 速度增益 (带圆弧-拐角的方形) 通过改变加速度实现进给率控制
1851 2003 #5 2006 #0 2009 #7 2009 #6 2223 #7 2015 #6 2146 2048 2082 2071
大于 1 1 0/1 1 1 1 0 50 50 5 (1um 检测单位) 50(0.1um 检测单位) 20
Tuning - 20
FANUC LTD
初始化伺服参数设定 (4)
1 1 16 1 0 1 1 10000 50
Tuning - 19
FANUC LTD
初始化伺服参数设定 (3)
• 设定高速度增益和位置增益可以有效减小象限凸起. 但是设定高增益是有 一些限制的. • 反向间隙加速是减小象限凸起的功能 通过将 ‘ 加速指令’ 加到速度指 令当坐标轴反向时. • 两段反向间隙加速能够处理可变的速度.
Tuning - 9
FANUC LTD
伺服调整过程概述
关于伺服系统 伺服系统由伺服控制, 伺服放大器和伺服电机组成. 所有这些产品对 于提高伺服系统的执行性能是很重要的. 伺服调整提高了伺服控制的 执行性能.
伺服系统
伺服控制 位置控制
速度控制
HRV滤波 器
HRV 控制
伺服 放大器
高精度 电流反馈
高速响应和 高分辨率反馈
[ 调整导航器 ]
调整导航器按照一步一步的调整步骤提 示进行调整. 下列项目有效. - 自动调整 设定速度增益 - 自动调整 设定HRV 滤波器 - 支持设定 高速高精度控制功能.
Tuning - 13
FANUC LTD
伺服调整过程概述
(*4) 前馈调整 • 通过 ‘提前预读前馈’, 伺服延迟被消除并且图形误差减小了 • 通常使用97% 到100% 的前馈系数
• 更详细内容, 请参照 ‘高速和高精度运行相关的参数说明’, FANUC 交流伺服电机 ais /ai /bis 系列参数说明书附录 (B-65270). • 在说明书中, 初始化设定参数对小型,中型和大型机床的功能分别进行 描述.
[ 时间常数 ]
参数号 标准设定值
16i/18i/21i/0i
说明 直线型加/减速时间常数(ms) 钟型加/减速时间常数(ms) 切削进给插补后加/减速时间常数(ms) 最大切削速度 时间(ms) 0.2G (AI, AI Nano) 钟型加/减速时间常数 最大切削速度 时间(ms) 0.2G (AI HPCC, AI Nano HPCC) 钟型加/减速时间常数
ai 伺服电机
Tuning - 10
FANUC LTD
伺服调整过程概述
伺服控制 实现高速高精度控制如下调整伺服功能
前馈 (*4)
CNC发出 的指令
位置增益 (*5)
+
+
高速速度环
(*3)
消除 机械共振 滤波器 (*2)
HRV 电流控制 HRV2,3 (*1)
伺服控制中的伺服调整项目
(*1) 设定 HRV 电流控制 (HRV2 或 HRV3) (*2,*3) 调整消除机械共振滤波器并设定速度环路增益 (*4) 前馈调整 (*5) 位置增益调整
2004 2040 2041 2003 #3 2017 #7 2006 #4 2016 #3 2119 1825 2021 2202 #1 2107
0X000011
(注 1)
标准参数 (注 1) 标准参数 (注 1) 1 1 1 1 2 (检测单位 1 m) 20 (检测单位 0.1m) 5000 128 1 150
高速高精度控制需要的元素
3. 机械刚性 为了获得高增益和加工出高精度的工件, 也 需要高的机械刚性
普通车 刚性好并 平稳的车
实际 路径
指令路径
满足以上所有 3 条对于实现机床高速高精度控制仅仅是具备 了有一个好的驱动
Tuning - 5
FANUC LTD
伺服调整过程 概述
Tuning - 6
FANUC LTD
1620 1621 1768 1770 1771 1772 8400 19510 8416
200 200 24 30000 240 24 30000 240 24
Tuning - 21
FANUC LTD
速度增益和 HRV 滤波器调整 (1)
• 调整导航器可以容易地调整速度增益 . • 调整导航器从测量频率响应结果可以看到速度环路 的增益裕度. • 调整导航器建议出推荐的速度增益.
曲线时 慢速
Tuning - 3
FANUC LTD
高速高精度控制需要的元素
2. 伺服系统响应 -尽可能精确地跟随移动指令 - 尽可能抑制干扰扭矩 通过使用HRV2 或 HRV3 和 HRV 滤波器技术 实现较高的速度增益设定
普通车 实际路径 实际路径 赛车
指令路径
指令路径
Tuning - 4
FANUC LTD
速度环增益低
速度环增益高
Tuning - 12
FANUC LTD
伺服调整过程概述
(*2),(*3) 消除机械共振滤波器调整 和速度环增益设定 • • • • 一些机床在特定的频率有很强的机械共振. 消除机械共振滤波器 的HRV滤波器除去振动有效. 伺服指导的调整导航器功能用于调整 HRV 滤波器. 也可以使用调整导航器功能设定更高的速度环增益全面提高伺服的执行性能.
Tuning - 11
FANUC LTD
伺服调整过程概述
(*1) 设定 HRV 电流控制 (HRV2 或 HRV3) • 通过选择 HRV2 标准电机参数电流环控制周期缩短到125 s (对于 ais, ai 和 bis 伺服电机,使用90B0系列伺服软件支持HRV2标准电机参数). • 对于HRV2的加强功能,通过提高电流环的高速响应,使用伺服 HRV3 控制 可以得到更高的速度环增益. • 电流环的高速响应是伺服系统总体执行性能提高的基础
Tuning - 7
FANUC LTD
伺服调整过程概述
如何进行伺服调整 1 伺服指导 是支持伺服调整的一个强有力的工具. 伺服指导可以观测到伺服 系统的状态并能对伺服进行自动调整.
伺服 指导 PCMCIA LAN 卡
在伺服调整过程中, 增益调整和HRV 滤波器调整是最重要的. 通过提高伺服 系统的速度增益和位置增益能够高精度跟随位置指令和抑制伺服电机的干 扰. 调整指导 在伺服指导中自动进行增益调整.
[ 前馈和 FAD(精细加/减速) ]
参数号 标准设定值
16i/18i/21i/0i
说明 FAD 有效 (精细加减速) 直线型 FAD 有效. FAD 时间常数 前馈有效 快速时前馈有效 加快使用 RISC 前馈时的响应性 加快使用 RISC 前馈时的响应性 预读(位置) 前馈系数 速度前馈系数
2007 #6 2209 #2 2109 2005 #1 1800 #3 2017#5 2200#5 2092 2069
[ 反向间隙加速 ]
参数号 标准设定值
16i/18i/21i/0i
说明 间隙补偿 间隙加速有效 0 : 半闭环系统 1 : 全闭环系统 间隙加速停止 仅在切削进给使用间隙加速功能 (FF) 仅在切削进给使用间隙加速功能 (G01) 两段间隙加速有效 两段间隙加速结束时间 间隙加速量 停止距离 (检测单位) 间隙加速时间
as
速度 前馈
注 1. 电机代码从 251 到 350 应用于 HRV2 参数
Tuning - 18
FANUC LTD
初始化伺服参数设定 (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. • 为了减小位置指令的加速度CNC 侧使用插补后加/减速是必要的.
FANUC LTD
高速高精度控制的调整步骤
Tuning - 1
FANUC LTD
高速高精度控制需要的基本元素
• 车驱动的三个基本要素 • 高速高精度机床加工的 • 三个基本要素
CNC 的进给率控制
驾驶员 的驾驶技巧
加速器, 刹 车 ,手 动 响应速度
车的 悬挂
伺服 系统 响应
机械 刚性
驾车和机床高速高精度控制具有以上 ‘相似性’ .
FANUC LTD
速度增益和HRV 滤波器调整 (3)
• 通过使用调整导航器可以容易地调整 HRV 滤波器.
• 调整导航器检测响应频率.
• 调整导航器建议出推荐的HRV滤波器参数.
推荐的滤波器参数
Tuning - 24
FANUC LTD
速度增益和HRV滤波器调整 (4)
设定滤波器后调整导航器可以看到频率响应特性曲线. 如果你想修改, 你能细微地调整滤波器.
10m/div
10m/div
Tuning - 26
FANUC LTD
前馈调整 (1)
前馈功能结构图 前馈 从CNC发出的位置指令转换成速 度指令补偿. 这个补偿减小了主要 由位置环延迟产生的位置误差和 轮廓误差.
速度前馈
速度指令的变化率 (加速度) 转换成 转矩指令补偿. 这个补偿减小了主要 由速度 环 延 迟产 生的位置 误 差和 轮 廓误差.
[ 基本参数 ]
参数号 标准设定值
16i/18i/21i/0i
说明 电流控制环 125 s 电流积分增益 电流比例增益 PI 功能有效 速度环高速循环处理功能有效 速度反馈中使用最新的反馈数据 停止时比例增益可变有效 停止时比例增益可变有效时用 : 停止状态判断电平 (根据检测单位进行设定) 位置增益 负载惯量比 (速度增益) 切削/快速进给速度增益变化有效 切削进给速度增益倍率
增益裕度
推荐增益
Tuning - 22
FANUC LTD
速度增益和HRV滤波器调整 (2)
调整导航器提高增益后, 再测频率响应特性曲线.
我们推荐通过坐标轴的直线移动检测增益设定的正确性. 如果观察到有一些振动, 请将速度增益减小一点.
电机速度
转矩 指令
降低增益
电机速度
转矩 指令
Tuning - 23
FANUC LTD
伺服调整过程概述
举例 • 下列图形表示伺服调整后的结果. • 四象限凸起完全被抑制. • 路径变得更平滑.
调整前 调整后
较小的 路径误差
象限凸起被抑制
Tuning - 16
FANUC LTD
伺服调整过程 详述
Tuning - 17
FANUC LTD
初始化伺服参数 (1)
• 调整初始化参数时, 请从 (1) 到 (4)初始化伺服参数. • 灰颜色数据需要根据具体机床调整.
伺服调整过程概述
什么是伺服调整 ?
为了提高伺服系统的执行性能和CNC 进给率控制伺服调整是必要的. 伺服调整由下列项目组成. (伺服系统响应) - 增益和 HRV 滤波器调整 这个调整提高了伺服控制总体的执行性能. 增益调整是最重要的项目. - 前馈调整 调整前馈将路径误差减小为0. 它是高速高精度机床必不可少的功能. (CNC 进给率控制) - 通过加速度调整进给速度控制 - 通过速度差调整进给速度控制 - 通过加加速度调整进给速度控制 以上调整实现高速控制和指令路径的平滑控制
Tuning - 2
FANUC LTD
高速高精度控制需要的元素
1. CNC 进给速度控制 高速高精度开始不协调的因素 为了保证两者协调, 切线方向的速度仅在必要的点上需要 减小或者增加 - 依靠各个轴的速度差 - 依靠各个轴的加速度 - 依靠各个轴的加加速度
拐角后 速度升起来 拐角前 慢下来 高速 曲线前 慢下来
我们推荐通过坐标轴的直线移动检测滤波器设定的正确性. 如果观察到有一些振动, 请稍修改一下滤波器参数.
电机速度
转矩 指令
Tuning - 25
修改 中心频率
FANUC LTD
速度增益和HRV滤波器调整 (5)
改变增益的效果和滤波器调整举例
• 位置前馈系数 100% • 速度增益 300% • 位置前馈系数 100% • 速度增益 650% • 速度环高速循环处理功能 (2017#7=1) ON
前馈 100%
Tuning - 14
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伺服调整过程概述
(*5) 位置增益调整 • • • • 通过使用高速速度环响应可以设定高的位置增益. 设定高的位置增益也可以用于减小误差. 推荐设定值大于 50/sec, 只要能保证稳定性. 考虑快速进给的稳定性决定位置增益的限制值.
Tuning - 15
Tuning - 8
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伺服调整过程概述
如何进行伺服调整 2 伺服调整使用一些代表性的图形形状. 这些图形形状的程序已登记到 伺服指导的 程序窗口 并通过程序窗口执行生成相应的程序.
(圆 ) 前馈 反向间隙加速 (方 ) 通过速度差实现进给率控制 速度增益 (带圆弧-拐角的方形) 通过改变加速度实现进给率控制
1851 2003 #5 2006 #0 2009 #7 2009 #6 2223 #7 2015 #6 2146 2048 2082 2071
大于 1 1 0/1 1 1 1 0 50 50 5 (1um 检测单位) 50(0.1um 检测单位) 20
Tuning - 20
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初始化伺服参数设定 (4)
1 1 16 1 0 1 1 10000 50
Tuning - 19
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初始化伺服参数设定 (3)
• 设定高速度增益和位置增益可以有效减小象限凸起. 但是设定高增益是有 一些限制的. • 反向间隙加速是减小象限凸起的功能 通过将 ‘ 加速指令’ 加到速度指 令当坐标轴反向时. • 两段反向间隙加速能够处理可变的速度.
Tuning - 9
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伺服调整过程概述
关于伺服系统 伺服系统由伺服控制, 伺服放大器和伺服电机组成. 所有这些产品对 于提高伺服系统的执行性能是很重要的. 伺服调整提高了伺服控制的 执行性能.
伺服系统
伺服控制 位置控制
速度控制
HRV滤波 器
HRV 控制
伺服 放大器
高精度 电流反馈
高速响应和 高分辨率反馈
[ 调整导航器 ]
调整导航器按照一步一步的调整步骤提 示进行调整. 下列项目有效. - 自动调整 设定速度增益 - 自动调整 设定HRV 滤波器 - 支持设定 高速高精度控制功能.
Tuning - 13
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伺服调整过程概述
(*4) 前馈调整 • 通过 ‘提前预读前馈’, 伺服延迟被消除并且图形误差减小了 • 通常使用97% 到100% 的前馈系数
• 更详细内容, 请参照 ‘高速和高精度运行相关的参数说明’, FANUC 交流伺服电机 ais /ai /bis 系列参数说明书附录 (B-65270). • 在说明书中, 初始化设定参数对小型,中型和大型机床的功能分别进行 描述.
[ 时间常数 ]
参数号 标准设定值
16i/18i/21i/0i
说明 直线型加/减速时间常数(ms) 钟型加/减速时间常数(ms) 切削进给插补后加/减速时间常数(ms) 最大切削速度 时间(ms) 0.2G (AI, AI Nano) 钟型加/减速时间常数 最大切削速度 时间(ms) 0.2G (AI HPCC, AI Nano HPCC) 钟型加/减速时间常数
ai 伺服电机
Tuning - 10
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伺服调整过程概述
伺服控制 实现高速高精度控制如下调整伺服功能
前馈 (*4)
CNC发出 的指令
位置增益 (*5)
+
+
高速速度环
(*3)
消除 机械共振 滤波器 (*2)
HRV 电流控制 HRV2,3 (*1)
伺服控制中的伺服调整项目
(*1) 设定 HRV 电流控制 (HRV2 或 HRV3) (*2,*3) 调整消除机械共振滤波器并设定速度环路增益 (*4) 前馈调整 (*5) 位置增益调整
2004 2040 2041 2003 #3 2017 #7 2006 #4 2016 #3 2119 1825 2021 2202 #1 2107
0X000011
(注 1)
标准参数 (注 1) 标准参数 (注 1) 1 1 1 1 2 (检测单位 1 m) 20 (检测单位 0.1m) 5000 128 1 150
高速高精度控制需要的元素
3. 机械刚性 为了获得高增益和加工出高精度的工件, 也 需要高的机械刚性
普通车 刚性好并 平稳的车
实际 路径
指令路径
满足以上所有 3 条对于实现机床高速高精度控制仅仅是具备 了有一个好的驱动
Tuning - 5
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伺服调整过程 概述
Tuning - 6
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1620 1621 1768 1770 1771 1772 8400 19510 8416
200 200 24 30000 240 24 30000 240 24
Tuning - 21
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速度增益和 HRV 滤波器调整 (1)
• 调整导航器可以容易地调整速度增益 . • 调整导航器从测量频率响应结果可以看到速度环路 的增益裕度. • 调整导航器建议出推荐的速度增益.
曲线时 慢速
Tuning - 3
FANUC LTD
高速高精度控制需要的元素
2. 伺服系统响应 -尽可能精确地跟随移动指令 - 尽可能抑制干扰扭矩 通过使用HRV2 或 HRV3 和 HRV 滤波器技术 实现较高的速度增益设定
普通车 实际路径 实际路径 赛车
指令路径
指令路径
Tuning - 4
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速度环增益低
速度环增益高
Tuning - 12
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伺服调整过程概述
(*2),(*3) 消除机械共振滤波器调整 和速度环增益设定 • • • • 一些机床在特定的频率有很强的机械共振. 消除机械共振滤波器 的HRV滤波器除去振动有效. 伺服指导的调整导航器功能用于调整 HRV 滤波器. 也可以使用调整导航器功能设定更高的速度环增益全面提高伺服的执行性能.
Tuning - 11
FANUC LTD
伺服调整过程概述
(*1) 设定 HRV 电流控制 (HRV2 或 HRV3) • 通过选择 HRV2 标准电机参数电流环控制周期缩短到125 s (对于 ais, ai 和 bis 伺服电机,使用90B0系列伺服软件支持HRV2标准电机参数). • 对于HRV2的加强功能,通过提高电流环的高速响应,使用伺服 HRV3 控制 可以得到更高的速度环增益. • 电流环的高速响应是伺服系统总体执行性能提高的基础
Tuning - 7
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伺服调整过程概述
如何进行伺服调整 1 伺服指导 是支持伺服调整的一个强有力的工具. 伺服指导可以观测到伺服 系统的状态并能对伺服进行自动调整.
伺服 指导 PCMCIA LAN 卡
在伺服调整过程中, 增益调整和HRV 滤波器调整是最重要的. 通过提高伺服 系统的速度增益和位置增益能够高精度跟随位置指令和抑制伺服电机的干 扰. 调整指导 在伺服指导中自动进行增益调整.
[ 前馈和 FAD(精细加/减速) ]
参数号 标准设定值
16i/18i/21i/0i
说明 FAD 有效 (精细加减速) 直线型 FAD 有效. FAD 时间常数 前馈有效 快速时前馈有效 加快使用 RISC 前馈时的响应性 加快使用 RISC 前馈时的响应性 预读(位置) 前馈系数 速度前馈系数
2007 #6 2209 #2 2109 2005 #1 1800 #3 2017#5 2200#5 2092 2069
[ 反向间隙加速 ]
参数号 标准设定值
16i/18i/21i/0i
说明 间隙补偿 间隙加速有效 0 : 半闭环系统 1 : 全闭环系统 间隙加速停止 仅在切削进给使用间隙加速功能 (FF) 仅在切削进给使用间隙加速功能 (G01) 两段间隙加速有效 两段间隙加速结束时间 间隙加速量 停止距离 (检测单位) 间隙加速时间
as
速度 前馈
注 1. 电机代码从 251 到 350 应用于 HRV2 参数
Tuning - 18
FANUC LTD
初始化伺服参数设定 (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. • 为了减小位置指令的加速度CNC 侧使用插补后加/减速是必要的.
FANUC LTD
高速高精度控制的调整步骤
Tuning - 1
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高速高精度控制需要的基本元素
• 车驱动的三个基本要素 • 高速高精度机床加工的 • 三个基本要素
CNC 的进给率控制
驾驶员 的驾驶技巧
加速器, 刹 车 ,手 动 响应速度
车的 悬挂
伺服 系统 响应
机械 刚性
驾车和机床高速高精度控制具有以上 ‘相似性’ .
FANUC LTD
速度增益和HRV 滤波器调整 (3)
• 通过使用调整导航器可以容易地调整 HRV 滤波器.
• 调整导航器检测响应频率.
• 调整导航器建议出推荐的HRV滤波器参数.
推荐的滤波器参数
Tuning - 24
FANUC LTD
速度增益和HRV滤波器调整 (4)
设定滤波器后调整导航器可以看到频率响应特性曲线. 如果你想修改, 你能细微地调整滤波器.
10m/div
10m/div
Tuning - 26
FANUC LTD
前馈调整 (1)
前馈功能结构图 前馈 从CNC发出的位置指令转换成速 度指令补偿. 这个补偿减小了主要 由位置环延迟产生的位置误差和 轮廓误差.
速度前馈
速度指令的变化率 (加速度) 转换成 转矩指令补偿. 这个补偿减小了主要 由速度 环 延 迟产 生的位置 误 差和 轮 廓误差.
[ 基本参数 ]
参数号 标准设定值
16i/18i/21i/0i
说明 电流控制环 125 s 电流积分增益 电流比例增益 PI 功能有效 速度环高速循环处理功能有效 速度反馈中使用最新的反馈数据 停止时比例增益可变有效 停止时比例增益可变有效时用 : 停止状态判断电平 (根据检测单位进行设定) 位置增益 负载惯量比 (速度增益) 切削/快速进给速度增益变化有效 切削进给速度增益倍率
增益裕度
推荐增益
Tuning - 22
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速度增益和HRV滤波器调整 (2)
调整导航器提高增益后, 再测频率响应特性曲线.
我们推荐通过坐标轴的直线移动检测增益设定的正确性. 如果观察到有一些振动, 请将速度增益减小一点.
电机速度
转矩 指令
降低增益
电机速度
转矩 指令
Tuning - 23
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伺服调整过程概述
举例 • 下列图形表示伺服调整后的结果. • 四象限凸起完全被抑制. • 路径变得更平滑.
调整前 调整后
较小的 路径误差
象限凸起被抑制
Tuning - 16
FANUC LTD
伺服调整过程 详述
Tuning - 17
FANUC LTD
初始化伺服参数 (1)
• 调整初始化参数时, 请从 (1) 到 (4)初始化伺服参数. • 灰颜色数据需要根据具体机床调整.
伺服调整过程概述
什么是伺服调整 ?
为了提高伺服系统的执行性能和CNC 进给率控制伺服调整是必要的. 伺服调整由下列项目组成. (伺服系统响应) - 增益和 HRV 滤波器调整 这个调整提高了伺服控制总体的执行性能. 增益调整是最重要的项目. - 前馈调整 调整前馈将路径误差减小为0. 它是高速高精度机床必不可少的功能. (CNC 进给率控制) - 通过加速度调整进给速度控制 - 通过速度差调整进给速度控制 - 通过加加速度调整进给速度控制 以上调整实现高速控制和指令路径的平滑控制
Tuning - 2
FANUC LTD
高速高精度控制需要的元素
1. CNC 进给速度控制 高速高精度开始不协调的因素 为了保证两者协调, 切线方向的速度仅在必要的点上需要 减小或者增加 - 依靠各个轴的速度差 - 依靠各个轴的加速度 - 依靠各个轴的加加速度
拐角后 速度升起来 拐角前 慢下来 高速 曲线前 慢下来
我们推荐通过坐标轴的直线移动检测滤波器设定的正确性. 如果观察到有一些振动, 请稍修改一下滤波器参数.
电机速度
转矩 指令
Tuning - 25
修改 中心频率
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速度增益和HRV滤波器调整 (5)
改变增益的效果和滤波器调整举例
• 位置前馈系数 100% • 速度增益 300% • 位置前馈系数 100% • 速度增益 650% • 速度环高速循环处理功能 (2017#7=1) ON