飛陽FOM數(shù)控系統(tǒng)及XpoWer驅(qū)動調(diào)試探究

1、飛陽fom數(shù)控系統(tǒng)及xpower驅(qū)動調(diào)試探究【摘要】根據(jù)飛陽數(shù)控系統(tǒng)及xpower伺服驅(qū)動器的工作 原理及特點，闡述了 xpoweik驅(qū)動系統(tǒng)的電流環(huán)、速度環(huán)和 位置環(huán)的作用及相互關(guān)系，總結(jié)了伺服軸的調(diào)試優(yōu)化方法。 實踐證明該方法可以有效地提高機床的動態(tài)性能?！娟P(guān)鍵詞】飛陽數(shù)控；xpoweik驅(qū)動系統(tǒng)；動態(tài)優(yōu)化引 言飛陽數(shù)控系統(tǒng)fom是沈陽機床集團(tuán)與意大利菲迪亞公司 合作研發(fā)的高品質(zhì)、高性價比的數(shù)控系統(tǒng)。xpower交流伺服 驅(qū)系統(tǒng)是與飛陽數(shù)控系統(tǒng)相配套的伺服驅(qū)動器，是飛陽數(shù)控 的基本功能單元之一，作為控制系統(tǒng)中的功率部分，接受控 制系統(tǒng)發(fā)出的電機控制指令并驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。本文主要針對 飛陽數(shù)控

2、系統(tǒng)fom,對伺服軸的優(yōu)化流程及參數(shù)調(diào)節(jié)過程進(jìn) 行了研究。1 xpower交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)化的原理xpower交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)由電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)三 環(huán)組成，電流環(huán)、速度環(huán)的控制器均由比例積分調(diào)節(jié)器組成, 位置環(huán)則是一個比例調(diào)節(jié)器。由于電流環(huán)的響應(yīng)較速度環(huán) 快，而速度環(huán)又比位置環(huán)響應(yīng)快，因此遵循內(nèi)環(huán)到外環(huán)的優(yōu) 化順序即'電流環(huán)速度環(huán)位置環(huán)”，其中內(nèi)環(huán)性能的優(yōu)劣 會影響到外環(huán)性能的發(fā)揮，因此速度環(huán)是優(yōu)化的重點。伺服 優(yōu)化的過程就是調(diào)節(jié)三環(huán)控制器的增益和積分時間常數(shù)，使 機床的動態(tài)性能得到提升。1.1電流環(huán)參數(shù)優(yōu)化電流環(huán)控制器是一個比例積分調(diào)節(jié)器一般情況下，機 床出廠時會通過bruc

3、o軟件（xpower驅(qū)動器優(yōu)化軟件）選擇 響應(yīng)型號的電機和驅(qū)動，同時利用bruco軟件進(jìn)行自動優(yōu)化。 因此電流環(huán)通常不需要再優(yōu)化，除非電機運行時，電機內(nèi)部 出現(xiàn)異常的響聲，則需要對電流環(huán)進(jìn)行優(yōu)化，次數(shù)需要適當(dāng) 地減小增益kpi,同時增加積分時間常數(shù)tni。1.2速度環(huán)參數(shù)的優(yōu)化速度環(huán)是參數(shù)優(yōu)化的重點，速度環(huán)優(yōu)化的參數(shù)有速度環(huán) 增益kpv、速度環(huán)積分時間常數(shù)tn。先用bruco軟件進(jìn)行自 動優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)。先對增益和積分時間進(jìn)行調(diào) 節(jié)，使機床在能夠正常運行的情況下增益盡量大，積分時間 盡量小。增益越大，速度環(huán)頻率特性越好，積分時間越小， 頻率特性也得到提高。1.3位置環(huán)的優(yōu)化在對位置環(huán)

4、參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化時，只有位置環(huán)增益kv可以 通過圓測試來優(yōu)化，當(dāng)增大位置環(huán)增益時，圓的輪廓精度越 高。當(dāng)位置環(huán)增益增加到一定程度時，圓軌跡震蕩加大，同 時機床開始振動。適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)kv,使圓的輪廓精度盡可能高, 同時保證機床不振動。2 xpower交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)化的步驟2. 1調(diào)試軟件簡介xpower驅(qū)動系統(tǒng)相配套的軟件是bruco,利用它可以修 改xpower驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的參數(shù)。另外，在飛陽數(shù)控系統(tǒng)中， 提供了幾個用來測試機床動態(tài)特性的工具erci、erdi、erre。 erci主要用來同時優(yōu)化兩個軸的速度環(huán)比例增益kp和位置 環(huán)比例增益kv： erdi可以用來優(yōu)化單軸的速度環(huán)比例增益 kp和速

5、度環(huán)積分時間，因為在優(yōu)化好單軸后還需要使用erci 進(jìn)行多軸的優(yōu)化，這樣就浪費了很多時間和精力，所以實際 優(yōu)化時往往不采用erdi進(jìn)行優(yōu)化而直接采用erci進(jìn)行優(yōu) 化。當(dāng)某個坐標(biāo)軸性能很差時，經(jīng)常利用erdi進(jìn)行單軸調(diào) 試優(yōu)化。erre用來優(yōu)化加速度、速度環(huán)積分時間tm2. 2 xpower驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)化步驟以%ic1051為例說明xpower驅(qū)動器的優(yōu)化步驟：2. 2. 1利用bruco優(yōu)化電流環(huán)，利用軟件自動的電流環(huán) 優(yōu)化功能優(yōu)化即可。2. 2.2利用erci工具主要用來優(yōu)化速度環(huán)比例增益kp 和位置環(huán)比例增益kv。首先，機床能夠正常運行的情況下， 利用brueo工具對速度環(huán)進(jìn)行自動優(yōu)化。b

6、rueo優(yōu)化完后， 利用erci和erre進(jìn)行優(yōu)化，通過觀察erci的圓形軌跡的 反向峰值，增加kp,增加kp值時，使圓形軌跡上的反向峰 值不再明顯減小，這即為機床kp的極限值，然后取該值的 70%80%作為kp值。下面以某臺vmc1051立式加工中心為例, 優(yōu)化y軸時，說明不同kp值，對機床的影響?？梢婋S著kp值的增大，圓軌跡反向尖峰值不斷的減小。 在優(yōu)化的過程中，增益增大的同時，頻率響應(yīng)會在某些頻率 處產(chǎn)生較大的峰尖，同時會發(fā)出剌耳的尖叫，利用sr5 v2. 500 軟件可以采集到共振的頻率，然后通過濾波器可以將這些峰 尖屏蔽掉。濾波器有三種類型lowpass filter > notch f訂ter、 general filtero2. 2. 3利用erci優(yōu)化位置環(huán)環(huán)逐漸增加位置環(huán)動態(tài)和靜態(tài)的比例增益kvd-ikvs的值 直到利用erci檢測的圓周誤差發(fā)生明顯變化，或者軸開始 振動。此時適當(dāng)減小kv值，使機床處于穩(wěn)定狀態(tài)。2. 2. 4利用erre優(yōu)化加速度和速度環(huán)積分時間tn。不斷調(diào)整驅(qū)動器加速度和速度環(huán)積分時間tn的值，通 過減小其值觀察其在erre四個區(qū)域開始兩段和結(jié)束兩段， 使所優(yōu)化的兩個軸同步性更好，最后取一個折中的值。如圖 5所示，3結(jié)束語飛陽數(shù)控系統(tǒng)及