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伺服电机位置模式负载滚珠丝杠参数整定的问题 点击:2667 | 回复:39



samuel4u

    
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发表于:2011-03-04 09:33:08
楼主
求助各位高手!本人在整定伺服电机位置模式带滚珠丝杆的位置环速度环参数整定。

伺服电机采用安川SIgma V,丝杆模组是THK的。采用自动整定效果不是很理想,电机启动过称中有噪声。手动整定,增大转矩滤波器时间常数,同时减小速度环增益,才能使噪声变小,但是问题是电机刚度降低了,电机疲软,稳态运行速度波动变大。

请问各位高手,位置模式参数整定的好坏是以什么为主要评价机制?如果增大增益以提高响应性,那么噪声怎么办?谢谢各位啊



波恩

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发表于:2011-03-04 13:03:55
1楼

高增益和噪音是一对矛盾,实际应用中要根据重点所在适当妥协。

 

位置模式参数整定的好坏依据:

1. 稳态随动误差尽可能小 vs 运行稳定,噪音小;

2. 静态刚度足够高 vs 低噪音。

samuel4u

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发表于:2011-03-04 17:02:30
2楼
回复内容:
对:波恩 关于

高增益和噪音是一对矛盾,实际应用中要根据重点所在适当妥协。

 

位置模式参数整定的好坏依据:

1. 稳态随动误差尽可能小 vs 运行稳定,噪音小;

2. 静态刚度足够高 vs 低噪音。

 

非常感谢波恩老师的指教。

我这边有两种控制需求打算使用位置模式。

其一,保证速度稳态误差,当然也包括响应性。这里我采用了Pmac和安川伺服联调,采用速度模式,这样作为位置模式控制的参考,发现加速度前馈和速度前馈对速度曲线的影响还是很明显的,而速度环增益和积分常数影响不是很大。但是位置模式我并没有加入速度前馈,请问波恩老师,是不是说我这个速度波动是不是只能增大增益来缓解?(位置模式时,电机由于速度波动明显,有小的丝丝声,电机速度5000plus/s时,波动大约330plus/s)

其二,用于位置控制,要求有好的位置跟随性。之前看过几篇帖子,是不是跟随误差没有办法消除,只能用增大位置环增益的办法来缓解?

内容的回复:

刘岩利

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发表于:2011-03-04 17:14:32
3楼

我觉得速度前馈如果不和运动规划在一起,意义就不是很大。如果位置环在驱动器上,而运动规划在控制卡上,速度前馈还是不用的好。

samuel4u

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发表于:2011-03-04 17:19:39
4楼
回复内容:
对:刘岩利 关于

我觉得速度前馈如果不和运动规划在一起,意义就不是很大。如果位置环在驱动器上,而运动规划在控制卡上,速度前馈还是不用的好。

 

非常感谢刘工指导!

那有没有办法缓解下速度波动呢?在应用时,控制对象对速度的要求还是比较高的。



内容的回复:

波恩

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发表于:2011-03-04 17:38:58
5楼

要求的速度波动是多小? 安川Σ-V 20位编码器,测速能力是优于0.5rpm,实际转速原则上不会比这更稳!

 

位置稳态随动误差若非前馈就只能靠提高增益来缩小了。

天高云淡

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发表于:2011-03-05 07:59:17
6楼
回复内容:
对:波恩 关于

高增益和噪音是一对矛盾,实际应用中要根据重点所在适当妥协。

 

位置模式参数整定的好坏依据:

1. 稳态随动误差尽可能小 vs 运行稳定,噪音小;

2. 静态刚度足够高 vs 低噪音。

内容的回复:

低噪音,这个噪音是什么原因造成的呢?是机械谐振么?如果是机械谐振是不是加转矩滤波就能消除呢?

波恩

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发表于:2011-03-05 09:22:41
7楼

和增益相关的噪音源自超调,或系统失稳。机械谐振是外部助力。

加转矩滤波有助于降低噪音,抑制谐振还需要陷波滤波器。

天高云淡

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发表于:2011-03-05 11:23:22
8楼
回复内容:
对:波恩 关于

和增益相关的噪音源自超调,或系统失稳。机械谐振是外部助力。

加转矩滤波有助于降低噪音,抑制谐振还需要陷波滤波器。

 


源自超调的噪音是不是只在阶跃响应的情况下才会出现?

谐振是不是会限制增益的提高?

内容的回复:

叫我小白

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发表于:2011-03-05 12:42:25
9楼

不是很了解安川的产品。

一般说来,可以调整的参数有增益、积分时间、惯量比、前馈、微分时间、反馈滤波、输出滤波以及陷波滤波器,这些参数都是指驱动器的可设置参数。负载确认后,其刚度特性是一致的。

影响静态刚度的参数为增益和积分时间。由于积分作用,原则上可以做到无限大,也就是实际值=设定值。积分的最大重要是将只有增益的有静差调节变为PI的无静差调节。

动态刚度考虑响应性,影响动态刚度的最大因素是增益、惯量比、前馈。提高惯量比原则上线形提高了驱动器的增益,前馈,如果是位置控制,建议加速度环前馈,如果是速度控制,建议加电流环前馈。前馈能显著改善速度设定值不断变化的运动轮廓的动态响应能力,譬如加减速期间的动态响应。

微分时间,其对弹性系统可能引入振荡,所以应该慎重加入。

输出滤波,对于速度环或者电流环输出滤波,主要目的是过滤三次或者五次杂波,防止共振,这需要对相关闭环的时间常数有所了解,如果驱动器无法自动识别该常数,就只能自己摸索。

反馈滤波,对编码器反馈的信号进行平滑滤波。

陷波滤波器,需要专用的工具才方便识别共振点,设置其抑制共振。

波恩

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发表于:2011-03-05 13:02:31
10楼
源自超调的噪音不只是在典型意义上的阶跃响应下才会出现,只要存在足够大的指令台阶就会出现。

谐振会限制增益的提高,反着看有效抑制谐振有助于提高可工作增益。

ACScontrol

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发表于:2011-03-05 13:14:40
11楼
一个应用工程师如果能跟着波恩这样的研发工程师那真是前程无限啊!呵呵......大族数控好像有一个纯搞理论的部门,好像也不属于研发,波恩确是这两者的结合!有点拍马屁之嫌,呵呵......

samuel4u

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发表于:2011-03-05 14:19:23
12楼

我用控制卡发脉冲指令的时候已经设置加速度和S型曲线。很奇怪的是,电机在运行到要求速度的时候还是有锯子锯东西那样的声音。扭矩滤波器的值也已经设定到了让扭矩波动最小的值,扭矩波动大概是6%左右。陷波滤波器也采用了SigmaWin+的机械分析和单参数整定自动设置了。如果降低速度环增益的话 扭矩波动可以变小至3%左右,这时就没有噪声了,但是听电机运行的声音一点不干脆,速度波动变大了,出现小的丝丝的声音~
现在给不出定量的要求的速度波动,但是这个速度波动导致的小丝丝声估计就是速度波动大到了不能被接受的程度了,不知道我这样说对不对。

请问一下波恩老师,位置控制时,丝杆运行出现锯子声音和出现小的丝丝声是不是一个增益大了,一个增益小了?调节的时候是不是就是在这两者之间权衡?

波恩

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发表于:2011-03-05 15:12:07
13楼

“ACScontrol”言过其实了,波恩只是混迹职场的一介工程师而已。

波恩

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发表于:2011-03-05 15:51:37
14楼

扭矩滤波器的作用是使降低转矩指令的波动,而转矩指令的波动源自速度调节的结果,除了速度增益外,影响因素还有反馈分辨率和指令分辨率。为此需要楼主明确2个问题:

1.目前使用的伺服电机的反馈分辨率是多少?

2.目前控制卡输出的指令分辨率是多少?

 

至于楼主所述的锯子声和丝丝声,尤其是丝丝声,需要临场感,无法凭空揣度。 

ACScontrol

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发表于:2011-03-05 16:26:01
15楼

不管是锯子声还是丝丝声,你所谓的"现在给不出定量的要求的速度波动,但是这个速度波动导致的小丝丝声估计就是速度波动大到了不能被接受的程度了",以个人有限的经验来看这应该不是速度波动的量纲,我觉得这时你应该检测一个变量:Following   Error(有些驱动器或者控制卡叫Position Error).也许有丝丝声还是表征增益大了,只是不像锯子声时增益那么大而已,个人猜测仅供参考!

samuel4u

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发表于:2011-03-05 18:16:16
16楼

谢谢ACScontrol的指教!

也就是说这个丝丝声是因为位置环增益的问题,而不是速度环的问题?我所以怀疑这个声音和速度环有关系是在速度环增益变小时,读反馈速度发现反馈速度波动变大了。

位置环的增益的的确只是自动整定的,我还没有手动调整位置环增益。

samuel4u

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发表于:2011-03-05 18:20:06
17楼

 目前使用的是安川五代电机,最大可以达到的分辨率是1048576plus/r,我没有设置倍频,所以现在的分辨率很低是2048plus/r。

控制卡的指令分辨率是±0.1HZ。

ACScontrol

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发表于:2011-03-05 18:25:30
18楼

"也就是说这个丝丝声是因为位置环增益的问题,而不是速度环的问题?"------这个未必!

 

自动整定针对一般的应用应该是满足,但就你的要求来说只能手动调整了,建议手动精调速度环和位置环!

叫我小白

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发表于:2011-03-05 18:34:12
19楼

也提个建议,去掉加速度前馈,这个参数往往会带来电机的小的响声。

samuel4u

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发表于:2011-03-05 18:41:12
20楼

 谢谢“叫我小白”的建议!

在位置模式控制的时候我没有加入加速度前馈。速度模式的时候的确有加入加速度前馈的,不过那个是在控制器里面加的,以调整速度曲线。


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