多轴插补同步问题 点击：3111 | 回复：40
发表于：2006-04-30 13:59:00
楼主
我们现在做的系统为三轴插补联动，其中各轴均为360度旋转运动，现在存在一个明显的问题就是插补同步问题，我使用的是位置控制方式，采用控制卡来发三轴的插补脉冲，控制卡实际发出的脉冲是完全同步的（可以通过示波器观察的到），其中要求第一轴以一定的速度运转，其他轴均为跟随速度根据运动距离自动调整自己的速度（控制卡里三轴插补实现的功能），问题是各轴均是通过伺服带动且其减速比特别是转动惯量不同，导致各轴的滞后性严重不一致，使得我的系统在低速时基本正常，但速度一提高就会导致同步性下降，加工的工件变形，请问有没有好的解决方法？使得高低速尽量一致（绝对一致我知道不可能）。伺服的刚性我也都调过，提高刚性效果当然有改善但是刚性太强系统噪音会太大客户难以接受，且这样对机器损伤也会较大，关键是有没有好的补偿方法使得刚性在相对比较低的情况下，能使高低速同步效果更好。
请各高手指点，特别期待刘老师的回复！
请各高手指点，特别期待刘老师的回复！
发表于：2006-05-08 17:37:00
24楼
TO 波恩：
步进接口的伺服？不太明白，能不能说详细些，谢谢！
我确实对同步要求比较，因为我运行的图形随时涉及到换向和加减速，不象楼主的要求只是加工一条曲线，在整个运动过程中电机的方向是不变的。
打个比方说：我要用激光切一个三角形（有三条线段a-》b-》c），首先控制器（用ARM+FPGA做的）向两个饲服电机驱动器发送线段a的脉冲，当发完后，立即发送线段b的脉冲，这样有可能会出现，由于饲服的滞后，饲服电机还没运行完线段a的脉冲时就接收到线段b的脉冲（有可能会换向和加减速），这种情况会不会影响图形的畸变啊 ，而且我调试的时候发现，当每条线段越短（也就是说图形越复杂）时，畸变越厉害
步进接口的伺服？不太明白，能不能说详细些，谢谢！
我确实对同步要求比较，因为我运行的图形随时涉及到换向和加减速，不象楼主的要求只是加工一条曲线，在整个运动过程中电机的方向是不变的。
打个比方说：我要用激光切一个三角形（有三条线段a-》b-》c），首先控制器（用ARM+FPGA做的）向两个饲服电机驱动器发送线段a的脉冲，当发完后，立即发送线段b的脉冲，这样有可能会出现，由于饲服的滞后，饲服电机还没运行完线段a的脉冲时就接收到线段b的脉冲（有可能会换向和加减速），这种情况会不会影响图形的畸变啊 ，而且我调试的时候发现，当每条线段越短（也就是说图形越复杂）时，畸变越厉害
发表于：2006-05-08 21:44:00
26楼
1,伺服电机有一个伺服周期，包括采样与数据处理，这是需要时间的，这个时间可以通过前馈做补偿，也可以通过采用高分辨率的编码器电机（如17位的, 一般讲，小公率电机标准配置4倍频分辨率是10000或8194，只有富士是17位（131072）的)以缩短伺服更新周期，缩短调整时间。步进电机不需要做这个处理，所以响应要高于伺服，不过，如果伺服调整好，滞后这个问题基本是可以避免的。
2，采用模拟量当然好，可以将位置环放在系统上做，不过，这样，系统最好要好一点，如果采样周期与计算速度不理想，可能还不如数字量控制，因采样与计算都是必须的，就看到底是驱动器做的好，还是控制系统做的好，谁做的更好，谁就有优势。如果要求精确控制我倒是感觉PMAC卡做的最好，包括CPU的速度都可以根据用户需要选择。是不是想的很周到。
3，还有就是专用的同步控制器，这个东西如果有专用的伺服算法，那应该有独特的东西，不过我没有这个产品，不了解到底是什么情况。
2，采用模拟量当然好，可以将位置环放在系统上做，不过，这样，系统最好要好一点，如果采样周期与计算速度不理想，可能还不如数字量控制，因采样与计算都是必须的，就看到底是驱动器做的好，还是控制系统做的好，谁做的更好，谁就有优势。如果要求精确控制我倒是感觉PMAC卡做的最好，包括CPU的速度都可以根据用户需要选择。是不是想的很周到。
3，还有就是专用的同步控制器，这个东西如果有专用的伺服算法，那应该有独特的东西，不过我没有这个产品，不了解到底是什么情况。
发表于：2006-05-09 09:13:00
30楼
出去了一天，又有不少高人回复了啊！谢谢！
我曾经试着加过前馈控制，此时机器噪音相对较大，另外一个重要的问题时我们系统有时需要高速停止某一轴，加入前馈后系统会在突然停止时存在少量的倒转现象，这在我们系统中绝对不允许
另外，系统电机选型应该不会小，同样的机器采用其它的系统这些现象就不太严重，当然也会存在，只是性能比我们的好不少，他们采用的也都是位置控制方式，不过他们有用伺服的NEAR信号，但并没有用编码器信号，只是不知系统中是如何使用NEAR信号的
我们试着调整第二轴的增益高于第一轴效果会改善一些，但还是不太理想，总的感觉是因第一轴在连续驱动，而第二轴则在不断的启停，此时速度不同，自然跟第一轴的位置配合不太理想，实际情况是各轴都是同时发送插补脉冲的，只是因伺服响应的滞后性，再通过软件来保证了第一轴连续以一固定速度运行，第二轴看起来则为跟随运动了。从理论上说如果第二轴在收到脉冲后能以无穷大的加速度运行到指定速度，系统应该不会有问题。现在就是如何增加这个加速度，或要第一轴发送脉冲时稍微延时一点点时间以等待第二轴的速度达到指定之速度。前提是延时的时间不能让第一轴有不平滑现象出现，只是不知此中方法可行否？此中情况延时时间应该要跟速度成一定的函数关系了吧！
看来congcongy的现象跟我很是相似，你有什么进展的话请拿出来我们讨论一下了，争取大家彼此提高了！
我曾经试着加过前馈控制，此时机器噪音相对较大，另外一个重要的问题时我们系统有时需要高速停止某一轴，加入前馈后系统会在突然停止时存在少量的倒转现象，这在我们系统中绝对不允许
另外，系统电机选型应该不会小，同样的机器采用其它的系统这些现象就不太严重，当然也会存在，只是性能比我们的好不少，他们采用的也都是位置控制方式，不过他们有用伺服的NEAR信号，但并没有用编码器信号，只是不知系统中是如何使用NEAR信号的
我们试着调整第二轴的增益高于第一轴效果会改善一些，但还是不太理想，总的感觉是因第一轴在连续驱动，而第二轴则在不断的启停，此时速度不同，自然跟第一轴的位置配合不太理想，实际情况是各轴都是同时发送插补脉冲的，只是因伺服响应的滞后性，再通过软件来保证了第一轴连续以一固定速度运行，第二轴看起来则为跟随运动了。从理论上说如果第二轴在收到脉冲后能以无穷大的加速度运行到指定速度，系统应该不会有问题。现在就是如何增加这个加速度，或要第一轴发送脉冲时稍微延时一点点时间以等待第二轴的速度达到指定之速度。前提是延时的时间不能让第一轴有不平滑现象出现，只是不知此中方法可行否？此中情况延时时间应该要跟速度成一定的函数关系了吧！
看来congcongy的现象跟我很是相似，你有什么进展的话请拿出来我们讨论一下了，争取大家彼此提高了！
发表于：2006-05-09 21:40:00
31楼
“有时需要高速停止某一轴”
这种情况下，在驱动器上加前馈，必然过冲。
“从理论上说如果第二轴在收到脉冲后能以无穷大的加速度运行到指定速度，系统应该不会有问题。”
“现在就是如何增加这个加速度”
系统的加速度恐怕不会达到你的期望，除非速度很小，否则加速时间总是要存在的。
“或要第一轴发送脉冲时稍微延时一点点时间以等待第二轴的速度达到指定之速度”
对于你的控制器而言，是开环工作的，如何知道延时多少才对。伺服滞后的位置与速度大致成正比（当两轴速度不一样，滞后就不一样，自然曲线就变形了），但这只是大致，与你的参数设置、负载情况都有关系。
个人认为，只有采用实时的闭环控制，才是治本的办法，或者，在控制上省了钱，就不要在电机上省钱。
这种情况下，在驱动器上加前馈，必然过冲。
“从理论上说如果第二轴在收到脉冲后能以无穷大的加速度运行到指定速度，系统应该不会有问题。”
“现在就是如何增加这个加速度”
系统的加速度恐怕不会达到你的期望，除非速度很小，否则加速时间总是要存在的。
“或要第一轴发送脉冲时稍微延时一点点时间以等待第二轴的速度达到指定之速度”
对于你的控制器而言，是开环工作的，如何知道延时多少才对。伺服滞后的位置与速度大致成正比（当两轴速度不一样，滞后就不一样，自然曲线就变形了），但这只是大致，与你的参数设置、负载情况都有关系。
个人认为，只有采用实时的闭环控制，才是治本的办法，或者，在控制上省了钱，就不要在电机上省钱。
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