伺服調(diào)諧資料(中)

前言

關(guān)于伺服調(diào)整的要點(diǎn)。關(guān)于控制

控制的簡(jiǎn)要說明。增益、濾波器的使用方法等。關(guān)于裝置

關(guān)于運(yùn)行裝置時(shí)引起振動(dòng)的說明。關(guān)于振動(dòng)的對(duì)策

振動(dòng)的識(shí)別方法；主要的對(duì)策。伺服調(diào)整的方法

伺服調(diào)整的步驟；各種功能的注意點(diǎn)。關(guān)于伺服的調(diào)整１．前言伺服調(diào)整的基本是配合機(jī)械特性進(jìn)行濾波器的設(shè)定以及針對(duì)此濾波器的設(shè)定

提高增益直至控制達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。因此，多少也需要掌握有關(guān)機(jī)械方面的知識(shí)和控制方面的知識(shí)。

只有單方面的知識(shí)是不能使其有效的發(fā)揮性能的。

為此，本講習(xí)是對(duì)必須掌握的最低限度的有關(guān)控制和機(jī)械方面的知識(shí)做初步的說明。前饋控制和反饋控制目標(biāo)指令輸出前饋控制器反饋控制器控制對(duì)象＋－＋＋前饋的流向反饋回路

前饋控制

：預(yù)測(cè)輸出。不參考實(shí)際的輸出。

若控制對(duì)象有正確的模型，僅前饋控制已經(jīng)足夠了。→模型中存在誤差，還包含參數(shù)的變動(dòng)、外亂等?！答伩刂频谋匾?。

反饋控制：為了使追蹤偏差趨于0，必須使反饋增益無(wú)限大?！鸁o(wú)法實(shí)現(xiàn)。平衡良好的使用反饋和前饋兩者在ＮＣ機(jī)床上，對(duì)軌跡追隨性的要求非常嚴(yán)格２．關(guān)于控制（１）

若提高增益會(huì)引起什么呢？

在伺服調(diào)整中，經(jīng)常使用的增益有速度比例增益，位置比例增益。

當(dāng)在伺服調(diào)整中發(fā)生問題時(shí)，為避免執(zhí)行錯(cuò)誤的對(duì)策，必須要了解在提高增益時(shí)會(huì)引發(fā)哪些情況。 ＜優(yōu)點(diǎn)＞ ?響應(yīng)變快 ?抗干擾增強(qiáng) ?追蹤性提高 ＜缺點(diǎn)＞ ?產(chǎn)生機(jī)械共振 ?由于延遲要素和干擾而變得不穩(wěn)定控制體自身產(chǎn)生振動(dòng)

具有代表性的延遲要素

速度比例增益時(shí)：轉(zhuǎn)矩濾波器全部

位置比例增益時(shí)：速度比例增益提高增益時(shí)會(huì)產(chǎn)生2種振動(dòng)重要２．關(guān)于控制（2）２．關(guān)于控制（3）若加入濾波器會(huì)引起什么呢？

在伺服里各種濾波器作為一種應(yīng)對(duì)振動(dòng)的對(duì)策被使用。但是，如果使用錯(cuò)誤的話，

相反的也會(huì)引起振動(dòng)。為掌握怎樣的使用方法才是正確的，必須要了解加入濾波器后會(huì)引發(fā)哪些情況。

使用濾波器后（增大時(shí)間常數(shù)）會(huì)引起如下現(xiàn)象。 ＜優(yōu)點(diǎn)＞ ?能夠抑制機(jī)械共振。 ＜缺點(diǎn)＞ ?延遲要素增加而變得不穩(wěn)定，控制體自身產(chǎn)生振動(dòng)。

濾波器作為由機(jī)械共振而引起振動(dòng)時(shí)的對(duì)策是◎

作為由控制不穩(wěn)定而引起振動(dòng)時(shí)的對(duì)策是×重要２．關(guān)于控制（4）關(guān)于發(fā)生振動(dòng)的結(jié)構(gòu)

發(fā)生的振動(dòng)是

提高增益→機(jī)械共振，控制體自身不穩(wěn)定的振動(dòng)

加入濾波器→控制不穩(wěn)定的振動(dòng)

伺服調(diào)整的基本是①為了加快響應(yīng)而提高增益②由于增益的提高而產(chǎn)生了機(jī)械共振③通過加入陷波濾波器；延長(zhǎng)轉(zhuǎn)矩濾波器的時(shí)間常數(shù)來應(yīng)對(duì)④為了加快響應(yīng)而提高增益⑤產(chǎn)生控制體自身的振動(dòng)（增益已不能再提高）

按照以上的步驟執(zhí)行。

由于根據(jù)產(chǎn)生的振動(dòng)，采取的對(duì)策有很大的不同，因此對(duì)發(fā)生振動(dòng)的辨別能力是很重要的。

重要３．關(guān)于裝置（１）

說明關(guān)于組合伺服和裝置時(shí)發(fā)生的振動(dòng)。另外介紹具有代表性構(gòu)造的機(jī)械特性。

3‐1．裝置的振動(dòng)，伺服的振動(dòng)

3‐2．SigmaWin的機(jī)械分析和振動(dòng)的關(guān)系

3‐3．具有代表性構(gòu)造的機(jī)械特性

3．關(guān)于裝置（２）3‐1．裝置的振動(dòng)，伺服的振動(dòng)用1個(gè)彈簧將伺服和裝置簡(jiǎn)單的連接起來。此時(shí)若讓伺服緩緩提高速度做往復(fù)動(dòng)作，就會(huì)呈現(xiàn)“裝置比伺服更大幅度搖擺的狀態(tài)”和“

裝置幾乎不動(dòng)的狀態(tài)”。裝置比伺服更大幅度搖擺時(shí)的往復(fù)間隔稱之為“裝置的固有振動(dòng)數(shù)，反共振頻率”，

裝置幾乎不動(dòng)時(shí)的往復(fù)間隔稱之為“共振頻率”。

動(dòng)作裝置伺服慢快裝置的移動(dòng)量＝伺服的移動(dòng)量

緩慢動(dòng)作

裝置和伺服一同動(dòng)作裝置比伺服更大幅度的搖擺裝置幾乎不動(dòng)裝置的固有振動(dòng)數(shù)反共振頻率伺服的機(jī)械共振共振頻率3‐1－1．裝置的固有振動(dòng)數(shù)，反共振頻率

若動(dòng)作變快，裝置因固有振動(dòng)數(shù)而變得搖擺不定。

在即將要發(fā)生搖擺動(dòng)作的時(shí)候讓伺服停止，有時(shí)伺服雖到達(dá)停止位置，但此時(shí)彈簧仍彎曲。

直至此彎曲的彈簧變直之前裝置都是邊搖邊停的。此時(shí)伺服只受到制止裝置搖動(dòng)的反作用力。

裝置伺服裝置比伺服更大幅度的搖擺伺服停止裝置邊搖邊停伺服受到反作用力3．關(guān)于裝置（３）3．關(guān)于裝置（４）3‐1－2．伺服的機(jī)械共振，共振頻率

在本公司的伺服中有負(fù)載慣性力矩比（線性電機(jī)時(shí)叫作質(zhì)量比）這個(gè)用戶參數(shù)。

此參數(shù)考慮到裝置整體，設(shè)定比較一般。

若伺服的響應(yīng)速度變快而裝置處于幾乎不動(dòng)的狀態(tài)的話，則會(huì)變?yōu)椤把b置幾乎不動(dòng)≒未連接裝置”，

達(dá)到負(fù)載慣性力矩比的設(shè)定過大的狀態(tài)。

實(shí)質(zhì)上，會(huì)變?yōu)楹退俣缺壤鲆娲笙嗤臓顟B(tài)然后發(fā)生振動(dòng)。

裝置伺服裝置幾乎不動(dòng)無(wú)裝置

負(fù)載慣性力矩設(shè)定大 ↓

速度比例增益大 ↓

產(chǎn)生振動(dòng)3．關(guān)于裝置（５）3‐2．SigmaWin的機(jī)械分析和振動(dòng)的關(guān)系

機(jī)械共振（共振頻率）是指“變得像無(wú)負(fù)載的狀態(tài)＝伺服輕快動(dòng)作＝增益提高”，

在SigmaWin的機(jī)械分析的增益線圖上呈山狀。

裝置的固有振動(dòng)數(shù)（反共振頻率）是指“伺服受到反作用力＝伺服的動(dòng)作被抑制＝增益下降”，

在SigmaWin的機(jī)械分析的增益線圖上呈谷狀。伺服在負(fù)載變輕后動(dòng)作輕快伺服受到反作用力，動(dòng)作困難增益降低增益提高共振頻率反共振頻率3．關(guān)于裝置（６）3‐3．具有代表性構(gòu)造的機(jī)械特性3－3－1．滾珠絲杠結(jié)構(gòu)滾珠絲杠結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合，機(jī)械分析的結(jié)果產(chǎn)生2個(gè)（以上）峰值。并且，各自的振動(dòng)如下。（ａ）在滾珠絲杠的螺母部的剛性體（旋轉(zhuǎn)）運(yùn)動(dòng)（頻率較低的峰值）（ｂ）滾珠絲杠?聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)共振（頻率較高的峰值）

3．關(guān)于裝置（７）3‐3．具有代表性構(gòu)造的機(jī)械特性3－3－2．皮帶構(gòu)造皮帶構(gòu)造的場(chǎng)合，機(jī)械分析的結(jié)果產(chǎn)生1個(gè)峰值。其特點(diǎn)是峰頂和峰谷之間的頻率差以及增益?相位的變化比較大。

４．關(guān)于振動(dòng)的對(duì)策（１）

由伺服調(diào)整引起的振動(dòng)有3種類型。關(guān)于此振動(dòng)的特征和對(duì)策在此進(jìn)行說明。4‐1．機(jī)械共振

4‐2．由控制不穩(wěn)定引起的振動(dòng)

4‐3．因慣性力引起的裝置的搖擺

４．關(guān)于振動(dòng)的對(duì)策（２）4‐1．機(jī)械共振

機(jī)械共振是在伺服調(diào)整中提高速度比例增益時(shí)，縮短轉(zhuǎn)矩濾波器的情況下發(fā)生的比較多。

一般的機(jī)械共振的對(duì)策就是使用各種濾波器。經(jīng)常使用的濾波器有

轉(zhuǎn)矩濾波器（Pn401等）

陷波濾波器

由于機(jī)械共振在SigmaWin機(jī)械分析的增益線圖中呈現(xiàn)山狀，所以在進(jìn)行伺服調(diào)整之前如果先實(shí)行機(jī)械分析的話可以討論出適合裝置的濾波器設(shè)定。＜機(jī)械共振的辨別方法＞減小轉(zhuǎn)矩濾波器（Pn401等）的時(shí)間常數(shù)→振動(dòng)（聲音）惡化重要陷波濾波器4‐2．由控制不穩(wěn)定引起的振動(dòng)

由控制不穩(wěn)定引起的振動(dòng)是因?yàn)樵鲆婧脱舆t要素的關(guān)系不適當(dāng)而引起的。控制不穩(wěn)定引起的振動(dòng)幾乎都是在

提高增益時(shí)

追加濾波器時(shí)

增大濾波器的時(shí)間常數(shù)時(shí)

發(fā)生的。另外一般情況下，即使設(shè)定了平衡性很好的參數(shù)（例如出廠參數(shù)），由于裝置本身的原因也會(huì)引起振動(dòng)。發(fā)生振動(dòng)的裝置的特征如下

ⅰ．有皮帶結(jié)構(gòu)的裝置

ⅱ．負(fù)載慣性力矩比大的裝置

此種振動(dòng)的對(duì)策一般是降低增益，縮短濾波器的時(shí)間常數(shù)。

對(duì)于此種振動(dòng)嚴(yán)禁使用濾波器。

＜由控制不穩(wěn)定引起的振動(dòng)的辨別方法＞減小轉(zhuǎn)矩濾波器（Pn401等）的時(shí)間常數(shù)→振動(dòng)（聲音）改善重要４．關(guān)于振動(dòng)的對(duì)策（３）4‐3．因慣性力引起的裝置的搖擺

因慣性力引起的裝置的搖擺是因?yàn)榧涌煅b置的動(dòng)作引起的。

在伺服調(diào)整中有時(shí)是因?yàn)樘岣唔憫?yīng)（例如增大位置環(huán)增益，使用前饋等）而產(chǎn)生的。

此類振動(dòng)隨著時(shí)間的推移而逐漸改善，伺服方面沒有發(fā)生振動(dòng)。

此類振動(dòng)的對(duì)策是改善指令。改善指令的方法有 ?使用指令濾波器 ?降低指令的加速度（需要向用戶建議。）

等。

若發(fā)生此類振動(dòng)，不管實(shí)施怎樣的伺服調(diào)整，都不能在此基礎(chǔ)上更快了。

能夠達(dá)到怎樣的快速水平依賴于裝置的搖擺頻率。頻率越高就越快。＜因慣性力引起的裝置的搖擺的辨別方法＞增大指令濾波器的時(shí)間常數(shù)→搖動(dòng)變小重要４．關(guān)于振動(dòng)的對(duì)策（４）５．伺服調(diào)整的方法伺服調(diào)整基本是按照１．通過調(diào)整支持功能進(jìn)行調(diào)整

２．手動(dòng)調(diào)整的順序?qū)憫?yīng)性進(jìn)行改善的。此時(shí)、負(fù)載慣性力矩比的設(shè)定是非常重要的。進(jìn)行調(diào)整之前請(qǐng)務(wù)必設(shè)定。下面，對(duì)如何能夠進(jìn)行正常的設(shè)定進(jìn)行說明。5‐1．關(guān)于調(diào)整支持功能

5‐2．關(guān)于手動(dòng)調(diào)整

5‐1．關(guān)于調(diào)整支持的功能5-1-1．慣性力矩推定?質(zhì)量推定（SigmaWin+）５．伺服調(diào)整的方法

Step1

在Pn103中設(shè)定正確的慣性力矩比（質(zhì)量比）后即考慮了環(huán)增益的增益平衡性，則可實(shí)現(xiàn)伺服調(diào)整。伺服調(diào)整的短時(shí)間化?穩(wěn)定化５．伺服調(diào)整的方法

Step２

5‐1．關(guān)于調(diào)整支持的功能5-1-3．陷波濾波器的設(shè)定（SigmaWin+機(jī)械分析）由于機(jī)械共振在SigmsaWin機(jī)械分析的增益線圖中呈現(xiàn)山狀，所以在進(jìn)行伺服調(diào)整之前如果先進(jìn)行機(jī)械分析的話，可以討論出適合裝置的陷波濾波器(Pn409)的設(shè)定。５．伺服調(diào)整的方法

Step３

5‐2．關(guān)于手動(dòng)調(diào)整5-2-1．個(gè)別裝置的手動(dòng)調(diào)整

即使設(shè)定考慮了增益平衡性的參數(shù)，由于裝置本身的原因在停止時(shí)也有發(fā)生振動(dòng)的情況。

發(fā)生振動(dòng)的裝置的特征如下

ⅰ．有皮帶結(jié)構(gòu)的裝置

ⅱ．負(fù)載慣性力矩比大的裝置

此類振動(dòng)的對(duì)策是在實(shí)施調(diào)整支持功能后

①縮短濾波器的時(shí)間常數(shù)

如果這樣還是不行的話②降低增益

降低增益導(dǎo)致響應(yīng)性不足，無(wú)法滿足規(guī)定要求時(shí)，需要③使用增益切換功能，僅在停止時(shí)降低增益

和手動(dòng)調(diào)整。

５．伺服調(diào)整的方法

Step４

5‐2．關(guān)于手動(dòng)調(diào)整5-2-2．縮短定位時(shí)間的手動(dòng)調(diào)整

①前饋功能（Pn109,Pn10A）

如果這樣還是不行的話，需要使用②模式開關(guān)

模式開關(guān)在過于降低界限值后受摩擦的影響，可能會(huì)在P控制切換到P-I控制之前

在積存有位置偏差的狀態(tài)下停止，因此最好能控制使用。

５．伺服調(diào)整的方法

其他（１）

5‐2．關(guān)于手動(dòng)調(diào)整5-2-3．為抑制由慣性力引起的裝置搖擺的手動(dòng)調(diào)整①變更為躍度（加速度變化）變小的指令形狀。

?變更上位控制器的指令。

ex）S字加減速、旋輪線等?設(shè)定移動(dòng)平均濾波器（Pn207.0=1,Pn208）

。

加振點(diǎn)指令由于各加振點(diǎn)機(jī)臺(tái)振動(dòng)實(shí)際上由于這些振動(dòng)疊加起來，殘留的振動(dòng)逐漸增大。指令加速度加速度變化梯形指令Ｓ字加減速指令加振力?。担欧{(diào)整的方法

其他（２）

5‐2．關(guān)于手動(dòng)調(diào)整5-2-4．為抑制由于受輸入指令的影響而引起的振動(dòng)的手動(dòng)調(diào)整①變更上位