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[综合] 【学习笔记】伺服调试-增益调整

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本帖最后由 小张同志 于 2020-4-22 13:44 编辑

【学习笔记】伺服驱动器调试

四、增益

1.利用刚性表自动调整增益

1)刚性

①刚性体现伺服抗干扰、跟随指令的能力。增益越强,刚性越强,但也降低了伺服系统的稳定裕量。
②刚度的测试方法:被测伺服工作在位置模式,无外部指令,突加外部干扰转矩,记录电机机转子偏过的最大角度。刚度等于最大角度偏差/干扰转矩。下图是突加干扰转矩时的随动偏差变化情况。
③举例:对一个实际惯量50倍的负载,刚性12极,设置不同的负载惯量比观察运行效果,如下图所示。绿色代表位置指令,黑色代表速度反馈。惯量比和增益要匹配
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④刚性等级经验值
0级~ 4级:极低的刚性,适合一些大型机械;
5级~ 11级:较低的刚性,一些较大惯量场合;
12级~15级:普通刚性,适合皮带传动、齿轮传动等场合;
16级~20级:较高的刚性,一般的轨迹控制、要求快速定位的场合刚性在这个范围;
21级及以上:极高的刚性,要求更高的轨迹控制和定位场合。
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2)功能码设置

①H0900=1 标准模式
设置负载惯量比之后,将H0900设为1(默认为0,需要更改),改变H0901(刚性等级)的值,观察实际效果。
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注:H0900=1时,以上表中参数会根据刚性表自动设置,无法手动更改,除非再改回H0900=0!
②H0900=2 定位模式
a. 设置负载惯量比之后,将H0900设为2,改变H0901的值,观察实际效果。在要求快速定位的场合可以尝试使用。
b. 在标准模式调整参数的基础上,第二增益(H08-03~H08-05,H07-06) 参数,也根据H09-01设定的刚性等级自动更新并被存入对应功能码,且第二增益参数的位置环增益应比第一增益参数高一个刚性等级:
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c. 定位模式下在标准模式的基础上还有如下的设置:速度前馈相关参数被设为固定值
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d. 增益切换相关参数被设定为固定值:定位模式时,增益切换功能自动开启。
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注:H0900=2时,以上表中参数会根据刚性表自动设置,无法手动更改,除非再改回H0900=0!

2. 手动调整增益

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1)调整指标

①波形平滑
指令发送过程中很平滑,定位完成之后也很平滑。
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②整定时间
位置指令结束输入到输出位置指令到达信号的时间间隔,是衡量定位的快慢的直接指标,最快1ms以内。
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③过冲
在定位结束的过程中发生随动偏差正负的变化就是过冲,如下图所示。实际表现就是冲过去再返回。
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2)参数介绍

①位置环比例增益(H0802)
参数作用:决定位置环能够跟随的,变化的位置指令最高频率。
调整方法:根据定位时间进行调整。设定的越大,对位置指令的跟随性越好,随动偏差越小,定位时间也会缩短,并提高电机静止时抵抗外界扰动的能力。但过大的设定会使机械发生共振或过冲。
注意点:位置环的带宽为H0802/2PI,速度环的带宽为H0800(前提是惯量设置正确)。为使系统良好工作,速度环带宽必须是位置环带宽的3~5倍,因此,3≤(2π×H08-00)/H08-02≤5。
②速度环比例增益(H0800)
参数作用:决定速度环能够跟随的,变化的速度指令最高频率。
在负载惯量比平均值(H08-15) 设置正确的前提下,可认为: 速度环最高跟随频率=H08-00
调整方法:在不发生噪声、振动的范围内,增大此参数,可加快定位时间,带来更好的速度稳定性和跟随性; 发生噪音,则降低参数设定值; 发生机械振动时使用机械共振抑制功能。
③速度环积分时间常数(H0801)
参数作用:速度积分可以消除净差,
调整方法:减小设定值可加强积分作用,加快定位时间,但设定值过小易引起机械振动,设定值过高,将导致速度环偏差总不能归零。当H08-01=512.00ms 时,积分无效。
注意点:建议速度积分时间常数和速度比例满足以下关系:
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默认速度环增益25.0Hz,默认积分时间常数31.83ms,25 × 31.83 ≈ 800,符合上述关系。
④转矩指令滤波时间(H0705)
参数作用:消除高频噪声,抑制机械共振。
调整方法:应保证转矩指令低通滤波器的截止频率高于速度环最高跟随频率的4 倍,因此: 1000 /(2π×H07-05 )≥ (H08-00)×4
注意点:a. 增大H08-00 发生振动时,可通过调整H07-05 抑制振动:
b. 设定值过大,将导致电流环的响应降低;
c. 需抑制停机时的振动,可尝试加大H08-00,减小H07-05;
d. 电机停止状态振动过大,可尝试减小H07-05 设定值。
e. 但是因为转矩环的响应必须远大于速度环的响应,转矩指令滤波时间不能太大,否则会引起控制系统不稳定。

3)前馈

①无前馈
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②速度前馈
a. 速度前馈可应用于位置控制模式及全闭环功能。使用速度前馈功能,可以提高速度指令响应,减小固定速度时的位置偏差。
b. 功能码:
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c. 加入速度前馈曲线
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③速度前馈+力矩前馈
a. 位置控制模式,采用转矩前馈,可以提高转矩指令响应,减小固定加减速时的位置偏差;速度控制模式,采用转矩前馈,可以提高转矩指令响应,减小固定速度时的速度偏差。
b. 功能码说明
15.jpg
c. 加入速度前馈与转矩前馈
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4)滤波

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5)伪微分调节

非转矩控制模式下,可使用伪微分调节控制(Pseudo-DiffErential-Forward-Feedback Control,,简称PDFF 控制),对速度环控制方式进行调整。
a. 参数说明:
非转矩控制模式下,改变速度环的控制方法。默认为100%,PI控制,设为非100%即为PDFF控制,可用来增加对外力的抵抗能力以及改善速度响应波形。
b. 调整方法:
H08-24 设置过小,速度环响应变慢;
速度反馈存在过冲时,将H08-24 由100.0 逐渐减小,直至某一设定值下,伪微分前馈控制取得效果。
H08-24=100.0 时,速度环控制方法不变,为默认的比例积分控制。
c. 下图是PDFF系数对速度上升缓慢以及定位完成缓慢的改善。
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伺服调试学习笔记(三)-增益调整.pdf

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shizhiwei 2020-4-23 15:14:43 | 显示全部楼层
好文,感谢分享,
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ly2006 2020-4-24 20:02:07 | 显示全部楼层
伺服增益,一直不是很明白,感谢分享,
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