伺服應(yīng)用于要求精度高、定位快的場合，在簡單的調(diào)整剛性和慣量比無法滿足現(xiàn)場要求時，該如何對伺服進(jìn)行增益調(diào)整？ 雷賽總結(jié)多種應(yīng)用實例，從伺服控制本質(zhì)的三環(huán)控制、三環(huán)帶寬的關(guān)系、增益參數(shù)調(diào)試步驟、各增益參數(shù)原理以及對伺服運行的影響、常用濾波器等方面介紹伺服增益調(diào)整原理與應(yīng)用經(jīng)驗。

雷賽伺服驅(qū)動器由電流控制環(huán)，速度控制環(huán)和位置控制環(huán)三個環(huán)路組成，控制框圖如下：

層的帶寬一定大于外層的帶寬，否則整個控制系統(tǒng)為不穩(wěn)定系統(tǒng)，會造成系統(tǒng)震蕩。所以，以上三個環(huán)路的帶寬關(guān)系為：

電流環(huán)帶寬>速度環(huán)帶寬>位置環(huán)帶寬

位置和速度帶寬的選擇是否合適是由機械的剛性和現(xiàn)場應(yīng)用場合決定的，一般的應(yīng)用場合，調(diào)整慣量比和剛性即可達(dá)到現(xiàn)場的響應(yīng)和定位要求。

由皮帶、鏈條或帶波動齒輪減速機連接的機械負(fù)載剛性較低，可設(shè)置為較低帶寬，剛性一般大致為7~10，例如：多關(guān)節(jié)機器人等；

直接驅(qū)動滾珠絲杠的機械負(fù)載剛性較高，可設(shè)置為較大帶寬，剛性一般大致為14~17，例如：機床、貼片機等進(jìn)行高精度加工機械；

由減速機帶動的滾珠絲杠的機械負(fù)載剛性中等，可設(shè)置為中等帶寬，剛性一般大致為11~14，例如：一般工作機、搬運機械等；

如果慣量比和剛性調(diào)整后，依然無法達(dá)到現(xiàn)場的應(yīng)用要求，需要對位置環(huán)和速度環(huán)的參數(shù)一一進(jìn)行微調(diào)時，但需要注意的是，如果改變其中一個參數(shù)，則其他參數(shù)也需要重新調(diào)整，請不要對某一個參數(shù)做較大額的更改。一般可遵循以下步驟：

雷賽交流伺服驅(qū)動及電機

位置控制的增益調(diào)整步驟如下：

1、 設(shè)定合適的轉(zhuǎn)動慣量比；

2、 設(shè)定速度環(huán)積分時間常數(shù)為較大值；

3、 加大速度環(huán)增益，如果機械振動，稍許調(diào)??；

4、 減小速度環(huán)積分時間常數(shù)，如果機械振動，稍許調(diào)大；

5、 增大位置環(huán)增益，如果機械振動，稍許調(diào)??；

6、 如果因為機械系統(tǒng)發(fā)生共振而無法加大增益，進(jìn)而無法得到應(yīng)有的伺服應(yīng)用要求，可以對轉(zhuǎn)矩低通濾波器或陷波器調(diào)整抑制機械系統(tǒng)共振；然后重新操作以上步驟以提高伺服性。建議首先使用轉(zhuǎn)矩低通濾波器，若轉(zhuǎn)矩低通濾波器效果不好再考慮陷波器；

7、 若需要更短的定位時間和更小的位置跟蹤誤差，可適當(dāng)增加速度前饋，即速度前饋增益，但不宜超過80%；

速度控制的增益調(diào)整步驟如下：

1、設(shè)定合適的轉(zhuǎn)動慣量比；

2、設(shè)定速度環(huán)積分時間常數(shù)為較大值；

3、加大速度環(huán)增益，如果機械振動，稍許調(diào)小；

4、減小速度環(huán)積分時間常數(shù)，如果機械振動，稍許調(diào)大；

5、如果因為機械系統(tǒng)發(fā)生共振而無法加大增益，進(jìn)而無法得到應(yīng)有的伺服應(yīng)用要求，可以對轉(zhuǎn)矩低通濾波器或陷波器調(diào)整抑制機械系統(tǒng)共振；然后重新操作以上步驟以提高伺服性。建議首先使用轉(zhuǎn)矩低通濾波器，若轉(zhuǎn)矩低通濾波器效果不好再考慮陷波器；

速度環(huán)增益：

速度環(huán)增益直接決定了速度環(huán)的響應(yīng)帶寬。在機械系統(tǒng)不產(chǎn)生共振或噪音的情況下，增大速度環(huán)增益，速度響應(yīng)會越快，對速度的跟隨性越好。但過大的速度環(huán)增益會引起機械共振。

速度環(huán)帶寬(Hz) = （1+G）/（1+JL/JM）*速度環(huán)增益(Hz)

其中：G為轉(zhuǎn)動慣量比，JL為折算到電機軸的負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量，JM為電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量。當(dāng)設(shè)定值G=JL/JM時，速度環(huán)增益即為速度環(huán)帶寬。

速度環(huán)積分時間常數(shù)：

速度環(huán)積分時間常數(shù)可以有效的消除速度穩(wěn)態(tài)誤差，快速反應(yīng)細(xì)微的速度變化。在機械系統(tǒng)不產(chǎn)生共振或噪音的情況下，減小速度環(huán)積分時間常數(shù)，可以增加系統(tǒng)剛性，降低穩(wěn)態(tài)誤差。如果負(fù)載慣量比很大或機械系統(tǒng)存在共振因素，必須加大速度環(huán)積分時間常數(shù)，減小積分的作用，否則機械系統(tǒng)容易發(fā)生共振。如果慣量比參數(shù)G設(shè)置為JL/JM的情況下，速度環(huán)積分時間常數(shù)為：

速度環(huán)積分時間常數(shù)(ms) = 4000/（2*pi*速度環(huán)增益(Hz)）其中：pi為圓周率。

位置環(huán)增益：

位置環(huán)增益直接決定了位置環(huán)的反應(yīng)速度。在機械系統(tǒng)不產(chǎn)生共振或噪音的情況下，增加位置環(huán)增益，減小位置跟蹤誤差，縮短定位時間。但過大的位置環(huán)增益也會造成機械系統(tǒng)抖動或定位超調(diào)。位置環(huán)帶寬不可高于速度環(huán)帶寬，如下：

位置環(huán)帶寬(Hz) <= 速度環(huán)帶寬(Hz)/4

如果慣量比參數(shù)G設(shè)置為JL/JM，位置環(huán)增益可以計算：

位置環(huán)增益(1/s) <= 2*pi*速度環(huán)增益(Hz)/4

轉(zhuǎn)矩低通濾波器：

低通濾波器對高頻有很好的衰減，能較好的抑制高頻震蕩和噪聲，但對中低頻共振無抑制作用。例如絲杠連接負(fù)載時，增加剛性可以提高系統(tǒng)響應(yīng)，當(dāng)提高到一定程度時，有時會發(fā)生高頻共振，電流發(fā)生震蕩，使用轉(zhuǎn)矩低通濾波器會有較好的效果。

設(shè)置值越小，系統(tǒng)的響應(yīng)性越能很好的控制，但受機械條件限制；設(shè)置值越大，越能抑制高頻共振，但太大設(shè)置值會造成響應(yīng)帶寬和相位裕度減小，造成系統(tǒng)震蕩。

陷波器：

伺服驅(qū)動器中有兩個陷波器，可以同時使用，能抑制兩種不同的頻率共振。系統(tǒng)的共振頻率可以大概通過觀看電流波形計算得到，共振頻率知道的情況下，陷波器可以直接將共振現(xiàn)象消除；共振頻率不確定的情況下，可以從高到低逐步降低陷波器頻率設(shè)置值，直至電流振蕩最小的頻率設(shè)置值即為最優(yōu)值。

如果共振頻率是隨著時間或其他因素偏移的，且偏移范圍較大，則陷波器不適用。

陷波器不僅包括頻率這個參數(shù)，還包括陷波器深度和品質(zhì)因數(shù)。陷波器深度越深，機械共振抑制效果越好，但會造成相位延遲大，有時反而會加大系統(tǒng)的振動；陷波器寬度越寬，品質(zhì)因數(shù)越小，機械共振抑制效果越好，但也會造成相位變化區(qū)域大，有時也反而會加大系統(tǒng)的振動。

雷賽伺服常見的調(diào)試步驟：

確定接線方式

查看使能方式，在外部使能時，參數(shù)Pr4.00使用默認(rèn)參數(shù)。當(dāng)內(nèi)部使能時參數(shù)Pr4.00值更改為383。

Pr4.10為驅(qū)動器報警輸出，當(dāng)410參數(shù)設(shè)置為0101時，正常輸出電壓為0V，報警輸出為24V，當(dāng)多個驅(qū)動器報警點并聯(lián)時，測得輸出為0V，不能反映報警狀態(tài)。

當(dāng)參數(shù)設(shè)置為8181時，正常輸出電壓為24V，報警輸出為0V，當(dāng)多個驅(qū)動器報警點并聯(lián)時，測得輸出為0V，可以反映報警狀態(tài)。

確定脈沖輸入方式，確定參數(shù)Pr0.06和Pr0.07

測試負(fù)載慣量

驅(qū)動器面板監(jiān)控參數(shù)D16可以顯示負(fù)載慣量。測試方法：

運行速度≥1000rpm，間歇時間≥1000，重復(fù)次數(shù)≥1，加減速時間和行程根據(jù)應(yīng)用要求設(shè)置。 然后點“開始”，觀察驅(qū)動器面板d16 Jrt檢測到的負(fù)載慣量值。把監(jiān)測到的負(fù)載慣量平均值減去100填入Pr004（100是指電機轉(zhuǎn)子自身負(fù)載慣量）。

設(shè)備剛性

在設(shè)備允許的情況下，盡可能增大剛性，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)抖動時，減小剛性。

剛性調(diào)整如下：

A：當(dāng)參數(shù)Pr0.02為1或2時，直接調(diào)整剛性Pr0.03，剛性關(guān)聯(lián)的參數(shù)如下表參數(shù)：

第1增益和第2增益的切換按照參數(shù)Pr1.15設(shè)置：

B：當(dāng)參數(shù)Pr0.02為0時，剛性Pr0.03與上表中關(guān)聯(lián)第1增益和第2增益參數(shù)解綁，可以按上述步驟拆分對位置環(huán)增益、速度環(huán)增益、速度環(huán)積分時間常數(shù)、轉(zhuǎn)矩濾波器分別調(diào)整。

電子齒輪比

電子齒輪的關(guān)聯(lián)參數(shù)為 Pr0.09 和 Pr0.10。

驅(qū)動器默認(rèn)脈沖數(shù)為10000，當(dāng)實際脈沖數(shù)為10000時，兩個參數(shù)都為1，

當(dāng)實際脈沖為1000時，Pr0.09 為10， Pr0.10為1，即默認(rèn)脈沖數(shù)與實際脈沖數(shù)的比值。

面板操作方法

參數(shù)保存操作步驟：