松下A4系列伺服增益调整.pdf
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松下A4系列伺服增益调整.pdf
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MINASA4的开发理念业界业界NO.1的小型化、高性能化及易操作的小型化、高性能化及易操作目标目标MINASA4系列系列内控文件增益调整难吗增益调整难吗?
能够简单地调整客户高兴、自己也高兴。
大家的幸事!
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基本用实时自动调整对应可能。
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(并且想充实的情况有理论的知识就好了。
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)2内控文件何谓好的控制?
稳定性稳定性固定特性固定特性过渡特性过渡特性(低通性)(低通性)不发生振动及持续性振荡目标值与输出相符响应性和阻尼性好时间输出阻尼性响应性时间以上3个特性,针对负载、外部扰动及环境的变化,无巨大变化情况(强大的)。
时间输出输出3内控文件具体的调整例4内控文件调整次序和MINAS-A4的介绍松下電器産業株式会社北京精雕科技有限公司殿5内控文件Y轴轴X轴轴Z轴轴装置北京精雕科技有限公司殿6内控文件Z轴轴X轴轴评价内容评价内容半球的光滑度半球的光滑度加工加工7内控文件调整结果(主要Parameters)Pr20通过自动调整推测。
然后让通过自动调整推测。
然后让Pr22的刚性变化,以确定的刚性变化,以确定Pr11,其他的增益大致由以下关系式自动地决定:
,其他的增益大致由以下关系式自动地决定:
Pr10=Pr111.8、Pr12(500900)Pr11(750较好较好)Pr14=2270Pr11(最小值最小值=25)Pr.No.Paratemername20Inertiaratio137356107101stpositionloopgain305305305111stvelocityloopgain170170170121stvelocityloopintegrationtimeconstant555131stspeeddetectionfilter000141sttorquefiltertimeconstant25252515Velocityfeedforward00016Feedforwardfiltertimeconstant80808021Realtimeautotuningsetup00023Adaptivefiltermode222302ndgainactionsetup000X-axisY-axisZ-axisAxisPr.No.Paratemername20Inertiaratio137356107101stpositionloopgain305305305111stvelocityloopgain170170170121stvelocityloopintegrationtimeconstant555131stspeeddetectionfilter000141sttorquefiltertimeconstant25252515Velocityfeedforward00016Feedforwardfiltertimeconstant80808021Realtimeautotuningsetup00023Adaptivefiltermode222302ndgainactionsetup000X-axisY-axisZ-axisAxis8内控文件调整步骤1初期设定最初必要的工作。
位置控制模式Pr.02=0脉冲数Pr.48=10000(A:
Pr46)、Pr.4A=0、Pr.4B=6400输入脉冲形式Pr.41=1、Pr.42=3(输入脉冲设定)脉冲平滑滤波器Pr.4D=17(重新上电)2Realtimeautotuning装置的惯量的推定。
刚性调整。
(详细后述)3与装置相配的Parameter变更为了适合装置的动作的控制。
(详细后述)输入脉冲数1转输入脉冲单位编码器脉冲单位9内控文件调整步骤调整步骤2(Realtimeautotuning)Pr.21=1(X轴、轴、Y轴轴)=4(Z轴轴)Y轴轴X轴轴Z轴轴使之往复运动。
使之往复运动。
刚性刚性(Pr.22)慢慢地提高。
慢慢地提高。
(456)调查稳定动作的限界。
(从声音和发生振动来判断)调查稳定动作的限界。
(从声音和发生振动来判断)惯量比自动推定。
(Pr.20自动输入)请确认往复运动几次使推定值稳定。
请确认往复运动几次使推定值稳定。
设定限界以下的値。
设定限界以下的値。
根据根据Pr.22的设定值自动设定增益的设定值自动设定增益(Pr.10、11、12、13、14、15)Kpp、Kvp、Tvi、Vfil、Tfil、Kff10内控文件2实时自动调整(RAT)注意事项注意事项原点复归动作时请设定Pr.21=0。
(由于速度快时J推定精度好,原点复归时RAT希望不要实施。
)在使之往复动作之前,请设定水平轴(X轴、Y轴)Pr.21=1、垂直轴(Z轴)Pr.21=4。
(想快速推定惯量比的场合,设水平轴Pr.21=2、垂直轴Pr.21=5。
)请对各轴分别进行往复动作。
(动作图形条件参照下图。
动作方向再切替时希望有1秒左右的停止时间。
)请使之往复几次,确认惯量比推定值稳定。
(可通过Pr.20确认惯量比推定值。
)慢慢提高Pr.22,动作出现噪音和起振时请减小Pr.22。
(声音和振动周期短(300ms以内)的情况,根据适应滤波器自动地写入,声音和振动被降低了(这种情况下,0以外的数字将进入Pr.2F)这时刚性得已提高。
)出现声音和振动的值就是刚性的临界值。
请在临界值以下设定Pr.22。
如果象雕刻机一样控制轨迹的场合,最好将各轴Pr.22设成相同的值。
进入Pr.2F的数值在45以上时,控制上存在不稳定的情况。
这时请设定Pr.23=0(自适应滤波器无效)。
推荐速度指令波形推荐速度指令波形速度:
100r/min以上加速度:
2000r/min,1s以下11内控文件调整步骤3(与装置相配的Parameter变更)Pr.21=0(惯量比、增益的固定)Pr.23=2(自适应滤波器的固定)Pr.30=0(只有第1增益动作)雕刻雕刻正确进行轨迹正确进行轨迹(CP动作动作)控制有必要。
控制有必要。
Pr.22刚性在临界点以下的值变更,有增益裕量以提高稳定性。
(基本上对于CP动作,最好将全轴的刚性值设为一致。
)如果有残留的线痕,可简单地参考、的对策。
请试着提高增益。
(一旦Pr.21=1再变更为4,增大Pr.22,增益提高后,停止自动调整进行Pr.21=0,Pr.23=2,Pr.30=0等的变更。
)Pr15(速度FF)在300500程度加入,对指令的跟随性变好。
增益没必要设得过高,这样稳定性增加。
如果增益裕量变小的话,请将Pr15增大100左右。
(球面加工时Z轴下降与上升时的声音的差异是存在大的位置偏差。
进行时,根据声音变得均等了。
)12内控文件实时自动调整功能无需专业知识简单地对装置进行最佳增益调整无需专业知识简单地对装置进行最佳增益调整比例增益比例增益速度控制位置控制位置指令装置(含电机)振动抑制滤波器振动抑制滤波器(自动计算自动计算)驱动器驱动器积分增益积分增益比例增益比例增益转矩滤波器转矩滤波器定位用(水平轴)定位用(水平轴)定位用(升降轴)定位用(升降轴)轨迹控制用轨迹控制用只设定刚性只设定刚性(16等级)快慢多种用途对应多种用途对应惯量推定惯量推定(自动计算自动计算)Pr.21=13Pr.21=46Pr.21=7Pr.2213内控文件在实时自动调整前在实时自动调整前调整目的是调整目的是?
装置的动作是装置的动作是?
快速到达目的地快速到达目的地(点到点的控制点到点的控制)总是跟随指令(轨迹控制)总是跟随指令(轨迹控制)Pr.21=7水平轴垂直轴水平轴垂直轴Pr.21=13Pr.21=4614内控文件5.惯量的重要性惯量的重要性MINASA4比例增益比例增益速度控制位置控制位置指令装置(含电机)振动抑制滤波器振动抑制滤波器驱动器驱动器积分增益积分增益比例增益比例增益转矩滤波器转矩滤波器如果知道惯量,根据控制理论动作稳定的增益设定可能如果知道惯量,根据控制理论动作稳定的增益设定可能装置的惯量装置的惯量J速度响应频率速度响应频率速度比例增益速度比例增益J速度积分增益速度积分增益J2(1/61/4)位置比例增益位置比例增益/4转矩滤波器转矩滤波器(410)速度响应频率由用户调整速度响应频率由用户调整惯量惯量J15内控文件惯量比不一致时惯量比不一致时RT的刚性的刚性4的参数设定的参数设定真实的真实的Pr.20=1800被设定为被设定为Pr.20=100有增益切换时有增益切换时无增益切换时无增益切换时(参考参考)真的惯量比设定时真的惯量比设定时16内控文件0501001502002503003500123456789剛性設定速度応答設定Hz初期值76Hz0501001502002503003500123456789101112131415剛性設定速度応答設定Hz初期值35Hz(小型)实时自动调整(RT-AT)的增益(教材的表1)旧产品(A)开发品(A4)增益切换未使用只有第一增益(动作时和停止时增益相同)速度PI控制使用(Pr.21=16)第一增益(停止时)第二增益(动作时)位置增益低位置增益高速度PI控制速度P控制未使用只有第一增益前馈未使用使用(30%)参数设定(刚性)线性尺度10等级对数尺度16等级17内控文件无调整化实时AT的增益设定一览表16个阶段的增益变更。
刚性大增益大动作时位置增益停止时位置增益速度环增益速度前馈转矩滤波器时间常数速度积分时间常数18内控文件6.惯量推定惯量推定MINASA4使用最小使用最小2乘法推定乘法推定转矩转矩=加速度加速度a惯量惯量J摩擦摩擦Td转矩加速度错了的推定错了的推定正确的推定正确的推定近似倾斜的直线黑:
马达速度黑:
马达速度红:
加速度红:
加速度蓝:
转矩蓝:
转矩用加速和减速时两方面的数据用加速和减速时两方面的数据来判断推定值来判断推定值可靠性良好的惯量推定可能可靠性良好的惯量推定可能只用推定数据的数值来判断推定值只用推定数据的数值来判断推定值原来原来MINAS-A419内控文件7.振动抑制滤波器的自动调整振动抑制滤波器的自动调整MINASA4体现定位性能振动抑制必要体现定位性能振动抑制必要增益提高增益提高振动发生振动发生振动抑制滤波器调整振动抑制滤波器调整自动调整振动抑制滤波器的开发自动调整振动抑制滤波器的开发共振频率根据装置的不同而有差异因动作位置変化根据装置的不同而有差异因动作位置変化、经年变化经年变化手动设定手动设定对应不可能对应不可能控制部控制部振动抑制滤波器振动抑制滤波器装置装置频率幅值0dB陷波滤波器陷波频率对调整时间影响很大对调整时间影响很大20内控文件电机电机运动物体运动物体马达马达联轴器联轴器滚珠丝杠滚珠丝杠(例)(例)21内控文件8.适应型振动抑制滤波器适应型振动抑制滤波器MINASA4振动发生振动发生对振动频率对振动频率自动调整自动调整滤波器滤波器速度速度滤波器频率滤波器频率滤波器无效滤波器无效滤波器搜集时间滤波器搜集时间50ms与实际振动频率一致与实际振动频率一致快速抑制振动快速抑制振动下一次稳定动作下一次稳定动作对应振动频率范围宽对应振动频率范围宽(1500Hz)适应动作的快速搜集结束适应动作的快速搜集结束(理论上的理论上的)2自由度控制器转矩控制自动频率调整自动频率调整马达振动抑制滤波器振动抑制滤波器负载适应型振动抑制滤波器适应型振动抑制滤波器松下松下A4M社社J3Y社社试验动作必要试验动作必要(210秒钟声音秒钟声音)他社比较他社比较収束短时间(収束短时间(50ms)无此功能无此功能速度速度22内控文件适应滤波器的状况确认适应滤波器的状况确认(Pr.2F)23内控文件自适应滤波器的使用方法自适应滤波器的使用方法Pr.230无效有效保持【无效有效保持【1】2每每30分钟记忆一次。
分钟记忆一次。
24内控文件16.716.751.851.850.850.80.10.17.57.53.03.04.04.013.013.09.09.015.715.79.69.67.07.013.013.018.518.585.80102030405060708090共振器共振器共振器装置整定時間ms85.80102030405060708090共振器共振器共振器装置整定時間ms松下松下社社社社10.定位性能比较定位性能比较MINASA4与他社比实现与他社比实现1/2以下的定位时间以下的定位时间定位性定位性定位性定位性能比能比能比能比较较较较350Hz200Hz150Hz350Hz200Hz150Hz(他社数据中振动抑制滤波器手动设定)(他社数据中振动抑制滤波器手动设定)控制构造变更,因补充速度控制构造变更,因补充速度FF定位时间缩短定位时间缩短定位时间缩定位时间缩定位时间缩定位时间缩短短短短用振动抑制滤波器自动设定调整时间缩短用振动抑制滤波器自动设定调整时间缩短25内控文件来自上位控制器的位置指令周期和来自上位控制器的位置指令周期和Pr.4D(FIR滤波器滤波器)设定设定上位系统的指令1ms扫描周期速度控制周期(来自上位的指令的1/6)来自上位的位置指令来自上位的位置指令(可用panaterm测定:
1ms周期的情况)由于只是这时位置指令変化很大,转矩发生了突变。
为此,转矩每1ms发生一次突变,就象发生了频率为1kHz的机械振动。
光滑的脉冲输入进入每个控制周期下面是Pr4E=5的例子来自上位的60个脉冲的指令的场合速度控制周期象被Pr4E的FIR滤波器分割成了6等份,每份有10个脉冲进入。
这样速度指令变光滑了,转矩变化也光滑起来。
例如,从上位输入一个62脉冲/1ms的匀速指令时。
进入每个速度控制周期的指令象处理为10,10,11,10,10,11个脉冲。
每个速度控制周期进入10个脉冲与11个脉冲,就象被处理成不同的指令速度一样。
因此,原本恒定的速度指令接收时发生了突变,转矩也发生了突变。
1个速度控制周期10个脉冲(假设上位指令1000p/rev)输入时的速度指令是10:
每速度控制周期的脉冲1000:
1转所需的上位脉冲数6000:
速度控制周期的倒数60:
变换成每分钟的转速(rpm)101000600060=3600rpm输入11个脉冲的场合是3960rpm即,即使上位机发出一恒定的速度指令,各速度控制周期收到的也有3600rpm的与3960rpm的速度指令(360rpm的速度指令変化)。
Pr.4D=0的场合的场合速度控制周期166ec位置指令位置指令如果输入脉冲时间间隔比较长,插入Pr4D的平滑滤波器K。
Pr.4D=5的场合的场合上位系统的指令1ms周期26内控文件
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- 关 键 词:
- 松下 A4 系列 伺服 增益 调整