求助：2台刚性连接伺服如何实现时时同步？ 点击：9066 | 回复：47
发表于：2005-07-06 15:14:00
13楼
我在安川工作时，曾见过安川的伺服控制实验装备，两台功率不同的伺服电机轴相对而放，中间间隔200mm左右，通过刚性夹具在电机轴边缘位置固定一根铅笔丝，两电机做同动实验，或急停或频繁正反转或高速起动停止等各种运动铅笔丝没断。。。主要是那运动控制器好,mp2000系列的控制器，由于通过总线通讯方式进行同动控制所以同动性极强，而且可进行直线最多16轴，圆弧2轴、螺旋3轴的插补运动。。。
安川的机器人MOTOMAN大家都知道吧早在1977年就生产销售占据世界领先地位，就是使用安川自己的专用机器人控制器。安川已经和西门子99年合资组建个公司专门研制生产工业用驱动系统。安川本身有PLC的，只是目前在国内没有销售，欧姆龙的PLC想必大家都用过吧，其实是安川的小型PLC产品转让给欧姆龙的，欧姆龙的变频器就是安川的淘汰产品G3系列的转让，安川的大中型PLC控制器的性能很好的，只是价格太贵了。。。
TO： Aland，您的系统同动问题主要不是电机，关键是控制器的选用上，我现在早已经不在安川公司了，说句心里话，虽然恨小日本，但他们的东西有些确实不错，您如果要做很好的同动系统，建议您可以试用安川mp2000系列的运动控制器。。。
咳~~~什么时候我们能有属于我们自己的可以称霸世界的控制产品啊，兄弟们，努力吧。。。
发表于：2005-07-06 16:17:00
14楼
采样周期和速度响应特性确实是两个截然不同的概念。。。
安川的伺服：速度响应特性为400HZ，什么概念，就是在电机转子惯量和负载惯量相同的条件下，速度达到稳态后（一般测试为额定速度）对电机速度加入扰动值使之偏离稳态值10%（这个百分比记不大清了），扰动撤消后系统自动恢复到设定值（也就是额定值）的时间长短，400HZ意味着每秒能做400次，单次响应时间就是为2.5ms，此数值低于1ms几乎没有，除特殊的伺服系统，有些产品的样本标识响应频率为几千HZ应该是夸大成分居多。
至于速度环采样周期？编码器采样的脉冲信号要经过一个速度运算器转化为数值后，再和速度设定值在速度环比较器比较后等到的差值进行速度环的PID调节。那么这个所谓的速度环的采样周期如果是伺服驱动的运算周期或基频要比这小的多的多。。。如果这个周期是“速度运算器”每次读取编码器反馈脉冲的周期呢？那也要小的多，例如伺服编码器反馈为2048P/R，额定转速为3000转，那以额定转速转动时脉冲的频率为2048*3000/60=102400HZ，周期为0.0098ms，想要读取这些脉冲周期起码要比它小很多吧？。。。如果为“比较器”每次读取“速度运算器”数据的周期呢？“安川伺服采样周期一般是0.25ms”我在所有安川资料的阅读和安川的技术培训中从没听见过这个数据，不好意思也没有问到这个数据，估计是小日本作为技术保密资料讲课时故意漏掉了吧，呵呵。。。
其实关心驱动器本身的性能不是关键问题，要实现同动，最关键就是外部的那个控制器，它能否实现给驱动器信号的同步性，一般通过通讯模式给驱动器速度或位置设定信号同步性最好。。。
发表于：2005-07-06 17:19:00
15楼
关于控制模式，伺服一般有3种控制模式：位置、速度、力矩模式，这可以选择，在安川伺服中，pn000.1可以设定，当设定为4、5、6、7、8、9、A、B时就可以进行两个模式通过信号的输入来切换，用户可以根据不同的工艺要求进行响应的模式应用。
关于3个环，一、首先电流环也就是力矩环是最内环，它的反馈是在驱动器内部做的，通过霍尔效应元件检测每相输出电流反馈给设定电流比较后进行PID调节这就是电流环（力矩环），当采用力矩模式控制时此环节单独作用，速度环和伺服环被关闭，但速度检测仍有效，因为扭矩控制时我们为防止超速要设定速度限制参数。。。二、速度环位于电流环外的第二环，它通过编码器反馈的脉冲信号经过“速度运算器”后和速度设定进行比较后进行PID调节后输出，这就是速度环，它的PID输出直接就是电流环的设定值，所以当选择速度模式时实际上速度环和电流环（力矩环）都发挥作用，电流环是必须要发挥作用的无论什么模式。。。。三最外面的环就是位置环，它通过编码器反馈的信号与设定的位置值比较后不是给比较器而是给偏差计数器也就是说位置设定脉冲为加记数，那么反馈的编码器就是减记数，然后记数器输出进行PID调节这就是位置环，位置环的这个输出信号和位置设定值的前馈信号进行叠加后就作为速度环的速度设定了，所以说当采用位置模式时3个环位置环、速度环、力矩环都工作的。电流环（力矩环）是只要电机转动就工作的环，无论何种模式。。。
至于“电机工作在力矩环、控制在位置环”？我的理解就是选用了位置模式，因为电机始终工作在电流环，因为只有电流才能对电机起决定性的作用，但这是我们无法选择的，呵呵，然后控制在位置环，是否理解为控制模式选用为位置模式？
发表于：2005-07-07 10:32:00
18楼
刘兄的方案不错，检测位置信号反馈上位通过上位做位置环PID控制，将输出量通过合适的算法转换后输出模拟量同时给2台驱动器的力矩设定？还是检测信号反馈上位后做2个PID控制，通过合适的算法转换输出模拟量分别给各自的驱动器？位置信号检测应该一个就可以了，因为负载为同一负载刚性连接。这样只要在两台电机没有位置偏差的前提下始终保持对负载施加同样的力矩就能保证同动。
我的疑问如下：1、控制器通过模拟量和驱动器进行力矩信号设定？模拟量的抗干扰性很差，而且即使没有外部干扰，控制器和驱动器本身也很容易产生模拟量的“零飘”扰动，所以在力矩和速度模式下用外部模拟量控制时，为了防止“零飘”通过“零钳位”功能使电机在停止位置进行±一个脉冲以内的箝位，即使在外力作用下转动也会自动返回箝位位置的。模拟量0位都有扰动，那如何保证控制器给驱动器这一力矩值的准确性呢？有偏差如何保证同步呢？
2、饶开速度环的延迟？速度环的主要计算是：反馈信号和设定的差值进行比例和积分环节的调节。这一延迟有多少？这一环节省略的延迟时间，和采用外部位置环后位置环输出后的算法计算时间及模拟量的传输、I/O保护电路延迟时间、线路的电感电容效应等时间的合值，两者比较哪个更长呢？这个时间倒不是主要问题，如何解决模拟量的抗干扰问题是这种方案的关键。
如果能把在控制器里把力矩输出转变为数字信号通过通讯方式传输给驱动器，这样做方案倒可行，但是通讯信号给驱动器哪个数据区？好象很多伺服都没有扭矩控制时的内部给定值，只有外部模拟量设定，即使有些伺服可以进行内部力矩设定，我们还需要了解该产品的通讯格式及该数据的地址，控制器也要写相应的数据通讯格式。
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