交流伺服增益調(diào)整課件

交流伺服增益調(diào)整臺達(dá)電子韌體工程師吳家明交流伺服增益調(diào)整臺達(dá)電子韌體工程師內(nèi)容概要增益調(diào)整概念增益調(diào)整的相關(guān)參數(shù)與控制架構(gòu)增益調(diào)整的原則增益調(diào)整的方法與流程問題討論與實機(jī)操作示範(fàn)內(nèi)容概要增益調(diào)整概念交流伺服的基本控制架構(gòu)速度控制.~450Hz位制控制.~125Hz電流控制.1.8KHz編碼器脈波回授.速度估測電流檢測15KHz取樣15KHz取樣15KHz取樣交流伺服的基本控制架構(gòu)速度控制.位制控制.電流控制.編碼器影響增益調(diào)整的要素機(jī)臺對馬達(dá)的負(fù)載慣性比機(jī)臺的動作頻度與加工精度的要求機(jī)臺的機(jī)械傳動剛性影響增益調(diào)整的要素機(jī)臺對馬達(dá)的負(fù)載慣性比機(jī)臺對馬達(dá)的負(fù)載慣性比的影響機(jī)臺對馬達(dá)的負(fù)載慣性比的影響ServoDrive馬達(dá)速度指令馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度速度指令電壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度Gain＝Eｏ／Ei相位延遲＝Φ增益比為（１／）＝－３ｄｂ時的頻率稱為響應(yīng)頻率DeltaASDA速度響應(yīng)頻率450ＨＺ輸出輸入輸入伺服性能評估:速度頻率應(yīng)答性ServoDrive馬達(dá)速度指令馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度速度指令電壓馬伺服性能評估:位置定位整定時間伺服性能評估:位置定位整定時間ASDA基本伺服增益參數(shù)代號簡稱功能初值單位適用控制模式PST2-00KPP位置控制增益35rad/sO

2-04KVP速度控制增益500rad/sOOO2-06KVI速度積分補(bǔ)償100

OO

ASDA基本伺服增益參數(shù)代號簡稱功能初值單位適用控制模式PSKPP參數(shù)設(shè)定■位置控制增益（KPP，參數(shù)P2-00）本參數(shù)決定位置回路的應(yīng)答性,KPP值設(shè)定越大對於位置命令的追隨性越佳，位置誤差量越小，定位整定時間越短，但是過大的設(shè)定會造成機(jī)臺產(chǎn)生抖動或定位會有過衝(overshoot)的現(xiàn)象。

KPP參數(shù)設(shè)定■位置控制增益（KPP，參數(shù)P2-00）KVP參數(shù)設(shè)定速度控制增益（KVP，參數(shù)P2-04）本參數(shù)決定速度控制回路的應(yīng)答性，KVP設(shè)越大對於速度命令的追隨性越佳，但是過大的設(shè)定容易引發(fā)機(jī)械共振。速度回路的頻率必須比位置回路的頻率高4~6倍，當(dāng)位置響應(yīng)頻率比速度響應(yīng)頻率高時，機(jī)臺會產(chǎn)生抖動或定位會有過衝(overshoot)的現(xiàn)象。KVP參數(shù)設(shè)定速度控制增益（KVP，參數(shù)P2-04）KVI參數(shù)設(shè)定■速度積分補(bǔ)償（KVI，參數(shù)P2-06）KVI越大對固定偏差消除能力越佳，過大的的設(shè)定容易引發(fā)機(jī)臺的抖動，建議設(shè)定值如下：KVI參數(shù)設(shè)定■速度積分補(bǔ)償（KVI，參數(shù)P2-06）ASDA前饋增益與外部干擾抵抗增益參數(shù)

代號簡稱功能初值單位適用控制模式PST2-02KPF位置前饋增益50000.0001O

2-03PFF位置前饋增益平滑常數(shù)5msecO

2-07KVF速度前饋增益00.0001OO

2-26DST外部干擾抵抗增益

00.001OO

ASDA前饋增益與外部干擾抵抗增益參數(shù)

代號簡稱功能初值單PFG與PFF參數(shù)設(shè)定■位置前饋增益(PFG，參數(shù)P2-02)可降低位置誤差量並縮短定位的整定時間，但過大的設(shè)定容易造成定位過衝的現(xiàn)象；若電子齒輪比設(shè)定大於10亦容易產(chǎn)生噪音?！鑫恢们梆佋鲆嫫交?shù)(PFF，參數(shù)P2-03)可降低電子齒輪比設(shè)定大於10所產(chǎn)生噪音。PFG與PFF參數(shù)設(shè)定■位置前饋增益(PFG，參數(shù)P2-0位置控制增益調(diào)整的效果調(diào)大增益P2-00加入前饋補(bǔ)償P2-02位置控制增益調(diào)整的效果調(diào)大增益加入前饋補(bǔ)償DST參數(shù)設(shè)定■外部干擾抵抗增益(DST，參數(shù)P2-26)本參數(shù)用來增加對外力的抵抗能力並降低加減速的過衝的現(xiàn)象。出廠值為0為一般PI控制器。若設(shè)定為非零則為PDFF控制架構(gòu)。在手動模式不建議手動調(diào)整，除非是要進(jìn)行PDFF自動增益結(jié)果的微調(diào),或是利用PC增益調(diào)整軟體自動計算該增益值DST參數(shù)設(shè)定■外部干擾抵抗增益(DST，參數(shù)P2-26)ASDA自動增益調(diào)整與等級設(shè)定相關(guān)參數(shù)

代號簡稱功能初值單位適用控制模式PST2-32▲AUT2增益調(diào)整方式0

OOO2-31AUT1自動及簡易模式設(shè)定44

OOO1-37GDR對伺服馬達(dá)的負(fù)載慣量比(P2-32設(shè)3or5時才有作用)5.0timesOOOASDA自動增益調(diào)整與等級設(shè)定相關(guān)參數(shù)

代號簡稱功能初值單位ASDA共振抑制參數(shù)

代號簡稱功能初值單位適用控制模式PST2-23NCF共振抑制Notchfilter1000HzOOO2-24DPH共振抑制Notchfilter衰減率

0DBOOO2-25NLP共振抑制低通濾波2or5msecOOOASDA共振抑制參數(shù)

代號簡稱功能初值單位適用控制模式PSTNLP參數(shù)設(shè)定■共振抑制低通濾波器（NLP，參數(shù)P2-25）負(fù)載慣性比越大，速度回路的響應(yīng)頻率會下降，必須加大KVP以維持速度的響應(yīng)頻率，在加大KVP的過程，可能產(chǎn)生機(jī)械共振音，請嘗試?yán)帽緟?shù)將噪音消除。越大的設(shè)定對高頻噪音的改善越明顯，但是過大的設(shè)定會導(dǎo)致速度回路不穩(wěn)定及過衝的現(xiàn)象，其設(shè)定建議值如下：NLP參數(shù)設(shè)定■共振抑制低通濾波器（NLP，參數(shù)P2-25控制架構(gòu)圖積分控制(P2-06)速度增益(P2-04)共振抑制(P2-25)(P2-23)(P2-24)位置增益(P2-00)外部干擾抵抗增益(P2-26)速度估測器位置前饋增益與平滑濾波器(P2-02/P2-03)驅(qū)動器速度控制模式驅(qū)動器位置控制模式上層控器控制上層控器控制編碼器迴授電流命令脈波命令+++_++_+_控制架構(gòu)圖積分控制速度增益共振抑制(P2-25)位置增益(位置控制方塊圖位置控制方塊圖速度控制方塊圖P2-26速度控制方塊圖P2-26調(diào)機(jī)原則(一)位置響應(yīng)10Hz<=速度響應(yīng)10Hz位置響應(yīng)10Hz<=速度響應(yīng)50Hz位置響應(yīng)10Hz<=速度響應(yīng)100Hz系統(tǒng)震盪合理設(shè)定過高的速度響應(yīng)可能會引發(fā)不必要的機(jī)械共振速度回路必需比位置回路響應(yīng)快4~6倍調(diào)機(jī)原則(一)位置響應(yīng)10Hz<=速度響應(yīng)10H調(diào)機(jī)原則(二)正確的慣性比估測會影響增益設(shè)定的正確性,所以得到負(fù)載慣性比為增益調(diào)整的第一步驟,並由負(fù)載慣性比可事先知道馬達(dá)的選用是否合理及決定伺服響應(yīng)設(shè)定的等級愈大的慣性比要得到同樣的速度響應(yīng)需要設(shè)定越高的增益,但越高的增益容易引發(fā)機(jī)械共振,應(yīng)此需要高響應(yīng)表現(xiàn)的機(jī)臺負(fù)載慣性比應(yīng)較小註:本參考表格為個人在400Wmotor運(yùn)用上的經(jīng)驗,並非性能規(guī)格調(diào)機(jī)原則(二)正確的慣性比估測會影響增益設(shè)定的正確性,所調(diào)機(jī)原則(三)動作頻度越高的機(jī)臺需要愈好的伺服響應(yīng)配合精度要求越高的機(jī)臺需要愈好的伺服響應(yīng)配合愈好的伺服響應(yīng)需要設(shè)定較高位置或速度回路的響應(yīng)頻率,在多軸的補(bǔ)間的運(yùn)用,每一軸應(yīng)設(shè)定相同的響應(yīng)頻率,減少輪廓誤差調(diào)機(jī)原則(三)動作頻度越高的機(jī)臺需要愈好的伺服響應(yīng)配合調(diào)機(jī)原則(四)

最佳的伺服響應(yīng)設(shè)定是在機(jī)臺的性能與機(jī)械共振間得到一平衡點當(dāng)性能與共振有衝突時才使用notchfilter處理共振問題

高響應(yīng)的伺服需要高剛性的機(jī)構(gòu)配合因此,使用者必須自行選擇出最適合機(jī)臺的響應(yīng)頻率調(diào)機(jī)原則(四)增益調(diào)整模式0:手動模式1:簡易模式2:自動模式(持續(xù)調(diào)整)3:自動模式(負(fù)載慣量比固定,頻寬可調(diào)整)4:自動模式(持續(xù)調(diào)整)5:自動模式(負(fù)載慣量比固定,頻寬可調(diào)整)X增益調(diào)整方式(參數(shù)P2-32)增益調(diào)整模式X增益調(diào)整方式(參數(shù)P2-32)增益調(diào)整方式選擇增益調(diào)整模式P2-32使用時機(jī)軟體版本手動增益調(diào)整0(出廠)■自動增益結(jié)果微調(diào)■進(jìn)階使用者手動調(diào)整■搭配PC調(diào)機(jī)小工具調(diào)整無限制簡易增益調(diào)整1■負(fù)載慣性比變化範(fàn)圍大且變動劇烈無限制PI自動增益調(diào)整

(慣量持續(xù)估測)2■未知機(jī)臺慣性比的初次調(diào)機(jī)(軟體版本V1.011以前)■慣性比不固定但變化緩慢無限制PI自動增益調(diào)整

(慣量由P1-37設(shè)定)3■慣性比已知且不想使用手動調(diào)整■模式2調(diào)機(jī)完成後,用來固定增益無限制PDFF自動增益調(diào)整

(慣量持續(xù)估測)4■適合入門者操作■未知機(jī)臺慣性比的初次調(diào)機(jī)■慣性比不固定但變化緩慢V1.012以上PDFF自動增益調(diào)整

(慣量由P1-37設(shè)定)5■適合入門者操作■慣性比已知且不想使用手動調(diào)整■模式4調(diào)機(jī)完成後,用來固定增益V1.012以上增益調(diào)整方式選擇增益調(diào)整模式P2-32使用時機(jī)軟體版本手動增增益調(diào)整模式與參數(shù)關(guān)係增益調(diào)整模式與參數(shù)關(guān)係PDFF與PI自動增益調(diào)整模式比較

PI自動增益調(diào)整Proportional

IntegralPDFF自動增益調(diào)整Pseudo-DerivativeFeedbackandFeedforwardP2-25共振抑制低通濾波不自動調(diào)整自動調(diào)整，可有效降低馬達(dá)噪音P2-26外部干擾抵抗增益

不自動調(diào)整自動調(diào)整，在高慣性比的低響性設(shè)定時,減少overshoot,並縮短整定時間位置與速度響應(yīng)速度快位置六倍速度快位置4~5倍,在同樣的速度響應(yīng)下,位置的整定時間更短。

對外力干擾比PDFF差比PI佳頻寬等級0~9,十等級設(shè)定A以上與9同0~F十六等級設(shè)定與PC增益調(diào)整的比較有差異,少了P2-25與P2-26的調(diào)整非常接近PDFF與PI自動增益調(diào)整模式比較

PI自動增益調(diào)整PDPDFF與PI速度響應(yīng)等級比較表PDFF與PI速度響應(yīng)等級比較表PDFF與PI的比較PDFFPIPDFF與PI的比較PDFFPI典型的調(diào)機(jī)步驟利用上層命令或參數(shù)P4-05或PC軟體進(jìn)行慣性比估測設(shè)定響應(yīng)等級觀察性能表現(xiàn)排除機(jī)械共振完成典型的調(diào)機(jī)步驟利用上層命令設(shè)定響應(yīng)等級排除機(jī)械共振完成負(fù)載慣量估測的限制

1.到達(dá)2000RPM之加減速時間需在1秒以下。2.回轉(zhuǎn)速需在200RPM以上。3.負(fù)載慣量需為馬達(dá)慣量的100倍以下。4.外力或慣性比變化不得太劇烈。5.自動增益模式（固定慣量P2-32為3或5），負(fù)載慣量停止估測。6.

負(fù)載慣性比估測值，斷電不儲存，每次重上電，參數(shù)P1-37為負(fù)載慣性比估測的初始值。但以下兩種狀況，負(fù)載慣性比估測值會自動存入?yún)?shù)P1-37：(1)

當(dāng)由自動模式2切換至自動模式3。(2)

當(dāng)由自動模式4切換至自動模式5。負(fù)載慣量估測的限制

1.到達(dá)2000RPM之加減速時調(diào)機(jī)的軟體工具高速即時波形監(jiān)看軟體慣性比估測與增益調(diào)整軟體調(diào)機(jī)的軟體工具高速即時波形監(jiān)看軟體慣性比估測與增益調(diào)整軟體PC增益調(diào)整軟體說明(1/2)2)請務(wù)必依據(jù)使用的機(jī)種設(shè)定，可由驅(qū)動器右側(cè)標(biāo)籤分辨機(jī)種。3)輸入機(jī)臺對馬達(dá)的負(fù)載慣性比，此數(shù)值如何得知，請參考下一頁說明。1)選擇連接線的通訊埠位置,並參考驅(qū)動器的通訊協(xié)定設(shè)定Buad/Station/Protocol4)B.W.為速度控制回路的響應(yīng)頻寬，數(shù)值範(fàn)圍應(yīng)位於(10Hz~450Hz),數(shù)值越高代表響應(yīng)越佳,但須配合機(jī)臺特性調(diào)整，過高的設(shè)定，會引發(fā)機(jī)械共振。5)完成B.W.和JL/Jm設(shè)定後，按下Compute，程式自動算出最佳的伺服參數(shù)：P2-00/P2-02/P2-04/P2-06P2-25/P2-26。6)按下Download，將參數(shù)存至驅(qū)動器。7)按下Upload，將參數(shù)從驅(qū)動器讀回，作比較或參考。PC增益調(diào)整軟體說明(1/2)2)請務(wù)必依據(jù)使用的機(jī)種設(shè)1)點選EnableControlPanel啟動自動慣性比估測功能，當(dāng)完成自動慣性比估測功能時,務(wù)必取消此選項，使參數(shù)回復(fù)至使用者設(shè)定值。2)點選ServoON,此時下方顯示ServoON，若無顯示ServoON請檢視是否有ALARM發(fā)生。3)利用JOG移動機(jī)臺至第一定位點,點選Pt.1按鈕設(shè)定座標(biāo)，再利用JOG移動機(jī)臺至第二定位點,點選Pt.2按鈕設(shè)定座標(biāo)4)點選Start使機(jī)臺在兩點反覆移動，並觀測Est.JL/J