伺服系统与工业机器人课件第6章 伺服驱动器的参数配置

第六章伺服驱动器的参数配置李鑫合肥工业大学电气与自动化工程学院第六章伺服驱动器的参数配置6.1概述6.2位置闭环系统6.3速度闭环系统6.4转矩闭环系统总结2024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut26.1概述2024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut3

伺服系统包括3个反馈回路（位置回路、速度回路以及电流回路）。最内环回路的反应速度最快，中间环节的反应速度必须高于最外环，如果没有遵守此规则，将会造成震动或反应不良。通常伺服驱动器的设计可确保电流回路具有良好的反应性能，而用户只需调整位置回路与速度回路。多重串联回路控制架构6.2.1位置模式控制架构42024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut位置模式控制架构位置命令有脉冲及内部缓存器输入两种，通过端子台输入的脉冲称为PT模式，根据参数（P6-00~P7-27）的内容输入位置命令的称为PR模式。具有方向性的命令脉冲输入可经由外界来的脉冲来操纵电机的转动角度；位置命令缓存器输入有两种应用方式，第一种为使用者在作动前，先将不同位置命令值设于64组命令缓存器，再规划伺服驱动器DI的POS0~POS5来进行切换；第二种为利用通讯方式来改变命令缓存器的内容值。6.2.2位置命令处理单元52024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut为了达到更好的控制效果，伺服驱动器内部会将脉冲信号先经过位置命令处理单元作处理。位置命令处理单元6.2.3位置控制单元62024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut位置控制单元位置控制单元增益6.2.4位置S型平滑器72024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut位置速度S型曲线与时间设定关系图(位置命令递增)位置速度S型曲线与时间设定关系图(位置命令递减)

使用S型平滑器不但可以改善电机加减速的特性，在机械结构的运转上也更加平顺。当负载惯量增加时，使得电机在启动与停止期间，因为摩擦力与惯性的影响运转而不平顺，可通过加大S型加减速平滑常数(TSL)、速度加速常数(TACC)与速度减速常数(TDEC)来改善此现象。6.2.5电子齿轮比82024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut电子齿轮比示意图电子齿轮提供简单易用的行程比例变更，通常大的电子齿轮比会导致位置命令步阶化，可通过S型曲线或低通滤波器将其平滑化来改善此现象。当电子齿轮比等于1时，电机编码器每周脉冲数为10000pulse/rev；当电子齿轮比等于0.5时，则命令端每二个脉冲所对应的电机转动脉冲为1个脉冲。6.2.6位置模式低频抑振92024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut自动低频抑振流程图低频抑振有两组低频抑振滤波器，第一组为参数P1-25~P1-26，第二组为参数P1-27~P1-28。可以利用这两组滤波器来减缓两个不同频率的低频摆动。参数P1-25与P1-27用来设定低频摆动所发生的频率，低频抑振功能唯有在低频抑振频率参数设定与真实的摆动频率接近时，才会抑制低频的机械传动端的摆动，参数P1-26与P1-28用来设定经滤波处理后的响应，当P1-26与P1-28设定越大响应越好，但是设太大容易使得电机行走不顺。参数P1-26与P1-28出厂值默认值为零，代表两组滤波器的功能皆被关闭。1.自动设定功能2.手动设定法代号功能初值单位P1-25低频抑振频率（1）10000.1HZP1-26低频抑振频率（1）0-P1-27低频抑振频率（2）10000.1HZP1-28低频抑振频率（2）0-P1-29自动低频抑振模式设定0-P1-30低频摆动检测准位500Pulse位置模式低频抑振参数配置6.3.1速度模式控制架构102024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut速度模式控制架构速度命令处理单元是用来选择速度命令的来源，包含比例器（P1-40）设定模拟电压所代表的命令大小以及S曲线做速度命令的平滑化。速度控制单元则是管理驱动器的增益参数以及实时运算出供给电机的电流命令。共振抑制单元则是用来抑制机械结构发生共振现象。。6.3.2速度命令处理单元112024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut代号功能初值单位P1-09~P1-11内部速度指令1~31000~30000.1r/minP1-36S形加减速平滑常数0msP1-01控制模式及控制命令输入源设定0-P1-06模拟速度指令加减速平滑常数0msP1-40模拟速度指令最大回转速度ratedr/minP1-59模拟速度指令线性滤波常数00.1ms速度命令处理单元速度命令处理单元参数配置6.3.3速度控制单元122024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut速度控制单元不同增益下的转速曲线6.3.4速度命令的平滑处理132024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut速度S型曲线与时间设定关系模拟型速度S曲线产生器示意图1.S型命令平滑器2.模拟型命令平滑器6.3.5模拟命令端比例器142024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut模拟命令端比例器6.3.6共振抑制单元152024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut共振抑制单元6.4.1扭矩模式控制架构162024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut扭矩模式控制架构图中的扭矩命令处理单元用来选择扭矩命令的来源，包含比例器（P1-41）设定模拟电压所代表的命令大小以及处理扭矩命令的平滑化。电流控制单元则是管理驱动器的增益参数以及实时运算出供给电机的电流大小。电流控制单元过于繁复而且与应用面比较无关，因此伺服驱动器并不开放给使用者调整参数，只提供命令端设定。6.4.2扭矩命令处理单元172024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut扭矩命令处理单元扭矩命令有模拟输入和缓存器输入两种方式。其中模拟输入命令通过模拟输入引脚T-REF和GND的电压差来操纵电机的扭矩，称为T模式。缓存器输入由内部参数的数据（P1-12~P1-14）作为扭矩命令，称为Tz模式。6.4.3模拟命令端比例器182024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut模拟命令端比例器电机扭矩命令由T_REF和GND之间的模拟压差来控制，并配合内部参数P1-41比例器来调整扭矩斜率及范围。总结习题与思考题1.位置控制模式中，比例增益太大会导致什么问题？2.电子齿轮比的定义是