發(fā)那科系統(tǒng)的伺服調(diào)整

1、發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)的伺服調(diào)整發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)的伺服調(diào)整非常重要，通過(guò)對(duì)伺服系統(tǒng)的調(diào) 整可以使伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(伺服放大器以伺服電機(jī))工作在最佳狀態(tài)。但 在很多的教林或資料中，大多只談以數(shù)控系統(tǒng)的伺服初始化間題， 對(duì)于伺服調(diào)整大多培焉不詳。其實(shí)伺服調(diào)整更重要。本篇抵用通俗 易懂的語(yǔ)言對(duì)伺服調(diào)整中的重點(diǎn)間題作一下講解，希望能對(duì)大家有 所幫肌所謂伺服，來(lái)自英文servo的直譯,可簡(jiǎn)單地理解為驅(qū)動(dòng)。所謂 伺服調(diào)整，即通過(guò)調(diào)整與伺服系統(tǒng)相關(guān)的參數(shù)，使同服放大器和伺 服電機(jī)達(dá)到最佳工作狀態(tài)，亦可稱為同服優(yōu)化。伺服參數(shù)的設(shè)定分 為固定值和可變值兩類(lèi)。在做伺服參數(shù)初始化時(shí)，固定值的參數(shù)便 可以確定，可變值的參數(shù)要在何服

2、調(diào)整時(shí)確定。數(shù)控系統(tǒng)的伺服控制大多采用三環(huán)控制，分別是位置壞、速度 環(huán)、電流環(huán)。位置壞的作用：接收數(shù)控單元(NC)的移動(dòng)指令脈沖(Mcmd ) 與位置反饋脈沖比較運(yùn)算，準(zhǔn)確控制機(jī)床定位。速度環(huán)的作用：接收位置壞傳人的速度指令(Vcmd),進(jìn)行加減控 制，抑制振葫。電流壞的作用：通過(guò)轉(zhuǎn)矩指令(Tcmd),并根振實(shí)師負(fù)載的電流反 饋狀態(tài)對(duì)放大器實(shí)施脈寬調(diào)制(PWM),輸出扭矩葩負(fù)載扭矩 的變化而作出相應(yīng)變化。輸出扭矩I®負(fù)載扭矩的變大而變大,師負(fù)教扭矩的變小而變小。糙度有關(guān)，位置壞和輪廓形狀有關(guān)。也有人習(xí)慣林粗糙度為光潔度。 也就是說(shuō)如果調(diào)試或加工過(guò)程中出現(xiàn)粗植度不良間題時(shí)，若從伺服 控

3、制的角度來(lái)調(diào)整，則應(yīng)對(duì)速度壞的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。如果出現(xiàn)輪廓 形狀逞差變大，應(yīng)重點(diǎn)調(diào)整位置壞。在速度壞中最關(guān)建的參數(shù)為負(fù)載慣量比。負(fù)教慣量比在發(fā)那科0 系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的參數(shù)是8X21, 18i16i0i系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的參數(shù)是2021 o在 伺服調(diào)整畫(huà)面中，負(fù)載慣量比是以速度増益(VELOC GAIN )形式出 現(xiàn)的。速度壞的増益與負(fù)載慣量比的關(guān)系如下設(shè)定值二(負(fù)載憤量比+256) x100/256無(wú)負(fù)教時(shí)，負(fù)載慣量比為0,所以速度增益為100。負(fù)載與電機(jī)慣量相同時(shí)，負(fù)教慣量設(shè)為256,這種狀態(tài)林為 慣量匹配，此時(shí)速度增益為200o速度增益是一個(gè)非常重要的參數(shù)，值應(yīng)該盡量髙一些，一般設(shè) 為200o通過(guò)增大速

4、度增益，可以提高伺服IT性和伺服響應(yīng)性，解決 振動(dòng)和粗樋度不良等問(wèn)題，但是值設(shè)得丈大會(huì)引起振動(dòng)。位置壞和輪廓形狀精度有關(guān)，在實(shí)際中通ilJDI 個(gè)圓來(lái)修正 形狀輪廓誤差。伺服調(diào)整軟件Servo Guide通過(guò)測(cè)圓來(lái)修正形狀輪廓 誤差。在位置壞中調(diào)整形狀輪廓誤差時(shí)，涉及到對(duì)前饋、伺服增益、 加減速時(shí)間常數(shù)、背隙（反向間隙）加速功能的調(diào)整。（一）前饋的調(diào)整從數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令到伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng),在 這個(gè)過(guò)程中會(huì)有一f滯后。伺服系統(tǒng)的滯后產(chǎn)生形狀1M差，圓張切 瀟時(shí)的實(shí)師機(jī)械位置與程序指令存在差異。前饋的功能就是減小形 狀誤差。通俗地講是讓電機(jī)先于指令動(dòng)起來(lái)，it電機(jī)有一個(gè)提前運(yùn) 動(dòng)量，以克服伺服

5、系統(tǒng)的滯后。前饋功能有效:發(fā)那科0系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)參數(shù)8X05#1 （第一位）設(shè)為116i18i Oi系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)參數(shù)2005#1 （第一位）設(shè)為1前饋的調(diào)整主要是調(diào)整前饋參數(shù)（FALPH ）:發(fā)那科0系統(tǒng)中前饋系數(shù)對(duì)應(yīng)的參數(shù)是8X68,16i18i Oi系統(tǒng)中 對(duì)應(yīng)的參數(shù)是206&取值的范圍9000-1 OOOOo AIAPC、AICC加 工中對(duì)應(yīng)參數(shù)2092o每次調(diào)整值以200遞增。各軸捕補(bǔ)后切訓(xùn)進(jìn)給的加減速時(shí)間常數(shù)的調(diào)整如果值取的 小，軸啟動(dòng)時(shí)加速度會(huì)出現(xiàn)急劇變化，容易出現(xiàn)沖擊。取值范圍一 般從24開(kāi)始設(shè)定，單位是ms,每次以8個(gè)單位遞抽，如32 , 40 等。普通加工情況下，發(fā)那科0系

6、統(tǒng)中調(diào)整參數(shù)0635,在16i18i Oi 系統(tǒng)中調(diào)整參數(shù)1622,16i18i Oi系統(tǒng)的AICC AIAPC中調(diào)整參數(shù)1768。各軸的伺服壞增益的調(diào)整在伺服調(diào)整畫(huà)面中顯示為L(zhǎng)OOP GAIN,單位為0.01s-1 （秒分之一）,其本質(zhì)是響應(yīng)時(shí)間。如果值為 3000,換算成時(shí)間是 3000x0.01 s-1=30s-11/30s - 1 = 0.033s=33ms取值范圍3000-5000。壞路增益越大，則位置控制的響應(yīng)越快，形狀 誤差變小。但如果太大，系統(tǒng)將不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動(dòng)。發(fā)那科0系統(tǒng) 中對(duì)應(yīng)參數(shù)為517, 16i18i0i參數(shù)為1825,此參數(shù)非常重要。反向間隙加速功能的調(diào)整在機(jī)械系統(tǒng)

7、中，如果反向間隙及摩 擦很大，就會(huì)造成電機(jī)反向時(shí)產(chǎn)生滯后，在圓加切訓(xùn)時(shí)產(chǎn)生象眼突 起，即加工圓時(shí)在0°、90 180 270°呱處產(chǎn)生突起。相關(guān)參數(shù)如下： 反向間隙加速功能有效:發(fā)那科0系統(tǒng)參數(shù)8X03的#3 （第3位）設(shè)為1系統(tǒng)16i18i 0i參數(shù)2003的#3 （第3位）設(shè)為1 反向間隙加速量：發(fā)那科0系統(tǒng)參數(shù)8X48系統(tǒng)16i18i Oi參數(shù)2048設(shè)定值范圍50-400,般設(shè)為100 反向間隙加速時(shí)間：發(fā)那科0系統(tǒng)8X71系統(tǒng)16i18i Oi系統(tǒng)參數(shù)2071般設(shè)為20在伺服調(diào)整中，除了上述對(duì)形狀輪廓戻差的調(diào)整外，另一個(gè)重 要的應(yīng)用是對(duì)機(jī)械振動(dòng)的抑制。這耍根振系統(tǒng)

8、是全厠壞還是半?yún)媺?而分別處理。簡(jiǎn)言之，半廚壞是指位置檢測(cè)信號(hào)來(lái)自伺服電機(jī)的編 碼器,而全岡環(huán)的位置檢測(cè)信號(hào)是來(lái)自光柵尺或磁尺。系統(tǒng)半岡壞時(shí)振朋的抑制方法 第一種方法是調(diào)整250 Ms加速度助能加速度反債功能是 用軟件對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度反饋信號(hào)微分而得到加速度，再將該值 乘以加速度反饋增益（II益即放大倍數(shù)）以補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩指令的功 能，用它來(lái)那制速度壞的振葫。其實(shí)是將機(jī)械負(fù)教作一個(gè)估算, 將估算值加到反饋中。適用如下情亂:1電動(dòng)機(jī)與機(jī)械負(fù)載彈性連接2機(jī)械慣量比電動(dòng)機(jī)慣量大250pm加速度反饋增益對(duì)應(yīng)參數(shù)發(fā)那科0系統(tǒng)對(duì)應(yīng)參數(shù)8X66 16i18i 0i對(duì)應(yīng)參數(shù)為2066o 設(shè)定值至-20,參數(shù)值為負(fù)值。

9、 第二種方法使用HRV濾波器使用HRV濾波器可以抑制某 種頻域的振動(dòng)，現(xiàn)在基本都采用這種方法。發(fā)那科oci系列伺服 控制器采用HRV1-HRV4高響應(yīng)矢量控制技術(shù)，提高了伺服控制 的剛性和跟蹤精度，適合高精度輪廓加Io HR V對(duì)應(yīng)的英文High Response Vector,譯作高響應(yīng)矢量，目的是對(duì)交流電機(jī)矢量控制 從換件和軟件方面進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)機(jī)床抽工的髙速和高精度， HRV1 HRV2HRV3HRV4電流環(huán)響應(yīng)速度依次越來(lái)越快。HRV濾波器中涉及帶寬、阻尼值、中心頻率三個(gè)相關(guān)參數(shù)。 中心頻率是指產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)的頻率的中心部分，對(duì)應(yīng)發(fā)那科16i18iOi對(duì)應(yīng)參數(shù)2113, 0系統(tǒng)沒(méi)有對(duì)應(yīng)參

10、數(shù)。帶寬是指振動(dòng)時(shí)頻率的 范圍,常設(shè)為20o振動(dòng)的中心頻率和帶寬是我們必須要通過(guò)某 種手段檢測(cè)出來(lái)，例如可以用Servo Guide軟件或頻率廿等。阻 尼值是指對(duì)振動(dòng)幅度抑制的程度,發(fā)那科系統(tǒng)16i 18i Oi對(duì)應(yīng)參 數(shù)2359, i尼值常設(shè)為5%或10%o取值越小,抑制幅度大。（二）系統(tǒng)全囲壞時(shí)振動(dòng)抑制方法當(dāng)電動(dòng)機(jī)與機(jī)床之間的扭矩變化和間隙等較大時(shí)，如躺輪鵬桿傳 動(dòng)中機(jī)床速度與電動(dòng)機(jī)速度在抽減速時(shí)將會(huì)產(chǎn)生很大的差異。此時(shí)釆用機(jī)械速度反饋功能，提前估算機(jī)床的速度加入到速度 控制中，以穩(wěn)定整個(gè)位置壞的功能。相關(guān)參數(shù)如下：機(jī)械速度反饋功能有效信號(hào)（MSFE）發(fā)那科0系統(tǒng)8X12的#1 （第1位）

11、設(shè)為1,功能有效。16i18i Oi系統(tǒng)2012#1 （第1位）設(shè)為1,功能有效。機(jī)械速度反饋增益（MCNFB ）發(fā)那科0系統(tǒng)參數(shù)8X88 16i18i Oi系統(tǒng)參數(shù)2088機(jī)械速度反饋增益的設(shè)定方法：（I ）0系統(tǒng)的機(jī)械速度反饋增益（MCNFB）設(shè)定MCNFB=ax4096x8192由位置檢測(cè)器輸出的電動(dòng)機(jī)的毎轉(zhuǎn)脈沖數(shù)a取值范圍0.3-1.0所謂位置檢測(cè)器輸出的電動(dòng)機(jī)毎轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，是指電機(jī)旌轉(zhuǎn)一圈由光柵欄尺或磁尺發(fā)出的脈沖數(shù)。（II ）系統(tǒng)16i18i Oi的機(jī)械速度反饋增益的設(shè)定當(dāng)參數(shù)2012#1=1時(shí)機(jī)械速度反饋有效。當(dāng)參數(shù)2017#7=1時(shí)，使用速度壞比側(cè)頂高速處理 功能時(shí)，參數(shù)2088

12、設(shè)為正值。當(dāng)參數(shù)2017#7=0時(shí),2088中設(shè)為負(fù)值。當(dāng)柔性齒輪比N/M（對(duì)應(yīng)參數(shù)2084/2085）為1時(shí),2017#7=1 時(shí)，參數(shù)2088取值30-100,2017#7=0 時(shí)，參數(shù) 2088 取值-30- 100。當(dāng)柔性齒輪比N/M （對(duì)應(yīng)參數(shù)2084/2085）不為1時(shí)，2017#7=1 時(shí)，參數(shù) 2088 取值 3000-10000 2017#7=0 時(shí)，參數(shù) 2088 取值-3000- - 10000注：速度壞中有積分頂，PK1V/S,對(duì)應(yīng)參數(shù)2043,伺服畫(huà)面 中為INT.GAIN；有比例項(xiàng)PK2V對(duì)應(yīng)參數(shù)2044,伺服畫(huà)面 中為PROP.GAIN o速度壞比例項(xiàng)高速處理功能是將速度環(huán) 的比例頂移到電流壞中，相當(dāng)于提高了響應(yīng)速度，即提高 了速度壞的指令跟蹤性，降低了干擾轉(zhuǎn)矩的影響，提高了 伺服啊性O(shè)注:發(fā)那科0系統(tǒng)中X值為1、2、3、4時(shí)，分別對(duì)應(yīng)第1軸、 第2輛、第3軸、第4軸。注:AICC即Ai Contour Control,!?為精