伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人課件第6章 伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)配置

第六章伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)配置李鑫合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院第六章伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)配置6.1概述6.2位置閉環(huán)系統(tǒng)6.3速度閉環(huán)系統(tǒng)6.4轉(zhuǎn)矩閉環(huán)系統(tǒng)總結(jié)2024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut26.1概述2024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut3

伺服系統(tǒng)包括3個(gè)反饋回路（位置回路、速度回路以及電流回路）。最內(nèi)環(huán)回路的反應(yīng)速度最快，中間環(huán)節(jié)的反應(yīng)速度必須高于最外環(huán)，如果沒有遵守此規(guī)則，將會(huì)造成震動(dòng)或反應(yīng)不良。通常伺服驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)可確保電流回路具有良好的反應(yīng)性能，而用戶只需調(diào)整位置回路與速度回路。多重串聯(lián)回路控制架構(gòu)6.2.1位置模式控制架構(gòu)42024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut位置模式控制架構(gòu)位置命令有脈沖及內(nèi)部緩存器輸入兩種，通過端子臺(tái)輸入的脈沖稱為PT模式，根據(jù)參數(shù)（P6-00~P7-27）的內(nèi)容輸入位置命令的稱為PR模式。具有方向性的命令脈沖輸入可經(jīng)由外界來的脈沖來操縱電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；位置命令緩存器輸入有兩種應(yīng)用方式，第一種為使用者在作動(dòng)前，先將不同位置命令值設(shè)于64組命令緩存器，再規(guī)劃伺服驅(qū)動(dòng)器DI的POS0~POS5來進(jìn)行切換；第二種為利用通訊方式來改變命令緩存器的內(nèi)容值。6.2.2位置命令處理單元52024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut為了達(dá)到更好的控制效果，伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部會(huì)將脈沖信號(hào)先經(jīng)過位置命令處理單元作處理。位置命令處理單元6.2.3位置控制單元62024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut位置控制單元位置控制單元增益6.2.4位置S型平滑器72024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut位置速度S型曲線與時(shí)間設(shè)定關(guān)系圖(位置命令遞增)位置速度S型曲線與時(shí)間設(shè)定關(guān)系圖(位置命令遞減)

使用S型平滑器不但可以改善電機(jī)加減速的特性，在機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)上也更加平順。當(dāng)負(fù)載慣量增加時(shí)，使得電機(jī)在啟動(dòng)與停止期間，因?yàn)槟Σ亮εc慣性的影響運(yùn)轉(zhuǎn)而不平順，可通過加大S型加減速平滑常數(shù)(TSL)、速度加速常數(shù)(TACC)與速度減速常數(shù)(TDEC)來改善此現(xiàn)象。6.2.5電子齒輪比82024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut電子齒輪比示意圖電子齒輪提供簡(jiǎn)單易用的行程比例變更，通常大的電子齒輪比會(huì)導(dǎo)致位置命令步階化，可通過S型曲線或低通濾波器將其平滑化來改善此現(xiàn)象。當(dāng)電子齒輪比等于1時(shí)，電機(jī)編碼器每周脈沖數(shù)為10000pulse/rev；當(dāng)電子齒輪比等于0.5時(shí)，則命令端每二個(gè)脈沖所對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖為1個(gè)脈沖。6.2.6位置模式低頻抑振92024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut自動(dòng)低頻抑振流程圖低頻抑振有兩組低頻抑振濾波器，第一組為參數(shù)P1-25~P1-26，第二組為參數(shù)P1-27~P1-28。可以利用這兩組濾波器來減緩兩個(gè)不同頻率的低頻擺動(dòng)。參數(shù)P1-25與P1-27用來設(shè)定低頻擺動(dòng)所發(fā)生的頻率，低頻抑振功能唯有在低頻抑振頻率參數(shù)設(shè)定與真實(shí)的擺動(dòng)頻率接近時(shí)，才會(huì)抑制低頻的機(jī)械傳動(dòng)端的擺動(dòng)，參數(shù)P1-26與P1-28用來設(shè)定經(jīng)濾波處理后的響應(yīng)，當(dāng)P1-26與P1-28設(shè)定越大響應(yīng)越好，但是設(shè)太大容易使得電機(jī)行走不順。參數(shù)P1-26與P1-28出廠值默認(rèn)值為零，代表兩組濾波器的功能皆被關(guān)閉。1.自動(dòng)設(shè)定功能2.手動(dòng)設(shè)定法代號(hào)功能初值單位P1-25低頻抑振頻率（1）10000.1HZP1-26低頻抑振頻率（1）0-P1-27低頻抑振頻率（2）10000.1HZP1-28低頻抑振頻率（2）0-P1-29自動(dòng)低頻抑振模式設(shè)定0-P1-30低頻擺動(dòng)檢測(cè)準(zhǔn)位500Pulse位置模式低頻抑振參數(shù)配置6.3.1速度模式控制架構(gòu)102024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut速度模式控制架構(gòu)速度命令處理單元是用來選擇速度命令的來源，包含比例器（P1-40）設(shè)定模擬電壓所代表的命令大小以及S曲線做速度命令的平滑化。速度控制單元?jiǎng)t是管理驅(qū)動(dòng)器的增益參數(shù)以及實(shí)時(shí)運(yùn)算出供給電機(jī)的電流命令。共振抑制單元?jiǎng)t是用來抑制機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生共振現(xiàn)象。。6.3.2速度命令處理單元112024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut代號(hào)功能初值單位P1-09~P1-11內(nèi)部速度指令1~31000~30000.1r/minP1-36S形加減速平滑常數(shù)0msP1-01控制模式及控制命令輸入源設(shè)定0-P1-06模擬速度指令加減速平滑常數(shù)0msP1-40模擬速度指令最大回轉(zhuǎn)速度ratedr/minP1-59模擬速度指令線性濾波常數(shù)00.1ms速度命令處理單元速度命令處理單元參數(shù)配置6.3.3速度控制單元122024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut速度控制單元不同增益下的轉(zhuǎn)速曲線6.3.4速度命令的平滑處理132024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut速度S型曲線與時(shí)間設(shè)定關(guān)系模擬型速度S曲線產(chǎn)生器示意圖1.S型命令平滑器2.模擬型命令平滑器6.3.5模擬命令端比例器142024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut模擬命令端比例器6.3.6共振抑制單元152024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut共振抑制單元6.4.1扭矩模式控制架構(gòu)162024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut扭矩模式控制架構(gòu)圖中的扭矩命令處理單元用來選擇扭矩命令的來源，包含比例器（P1-41）設(shè)定模擬電壓所代表的命令大小以及處理扭矩命令的平滑化。電流控制單元?jiǎng)t是管理驅(qū)動(dòng)器的增益參數(shù)以及實(shí)時(shí)運(yùn)算出供給電機(jī)的電流大小。電流控制單元過于繁復(fù)而且與應(yīng)用面比較無關(guān)，因此伺服驅(qū)動(dòng)器并不開放給使用者調(diào)整參數(shù)，只提供命令端設(shè)定。6.4.2扭矩命令處理單元172024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut扭矩命令處理單元扭矩命令有模擬輸入和緩存器輸入兩種方式。其中模擬輸入命令通過模擬輸入引腳T-REF和GND的電壓差來操縱電機(jī)的扭矩，稱為T模式。緩存器輸入由內(nèi)部參數(shù)的數(shù)據(jù)（P1-12~P1-14）作為扭矩命令，稱為Tz模式。6.4.3模擬命令端比例器182024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut模擬命令端比例器電機(jī)扭矩命令由T_REF和GND之間的模擬壓差來控制，并配合內(nèi)部參數(shù)P1-41比例器來調(diào)整扭矩斜率及范圍。總結(jié)習(xí)題與思考題1.位置控制模式中，比例增益太大會(huì)導(dǎo)致什么問題？2.電子齒輪比的定義是