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數(shù)控車床伺服系統(tǒng)振蕩的原因
閱讀：1535 發(fā)布時(shí)間：2014-11-5
數(shù)控機(jī)床的振蕩故障通常發(fā)生在機(jī)械部分和進(jìn)給伺服系統(tǒng)。產(chǎn)生故障的原因有很多方面，陳了機(jī)械方面存在不可消除的傳動(dòng)間隙、彈性變形、摩擦阻力等諸多因素外，伺服系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)的影響也是重要的一方面。伺服系統(tǒng)有交流和直流之分，下面我們來說說直流伺服系統(tǒng)因參數(shù)影響引起的振蕩。
大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床采用的是全閉環(huán)方式， 經(jīng)過試驗(yàn)與分析，引起伺服系統(tǒng)振動(dòng)的原因大致有四種情況：1）位置環(huán)不良又引起輸出電壓不穩(wěn)；2）速度環(huán)不良引起的振動(dòng)；3）伺服系統(tǒng)可調(diào)定位器太大引起電壓輸出失真；4）傳動(dòng)機(jī)械裝如絲杠間隙太大。這些控制環(huán)的輸出參數(shù)失真或機(jī)械傳動(dòng)裝置間隙太大都是引起振動(dòng)的主要因素。它們都可以通過伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。
如何處理伺服控制系統(tǒng)振蕩問題？
1.有些數(shù)控伺服系統(tǒng)采用的是半閉環(huán)裝置，而全閉環(huán)伺服系統(tǒng)必須是在其局部半閉環(huán)系統(tǒng)不發(fā)生振蕩的前提下進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，所以兩者大同小異，本文只討論全閉環(huán)情況下的參數(shù)優(yōu)化方法。
2. 在伺服系統(tǒng)中有參考的標(biāo)準(zhǔn)值，例如FANUC0-C系列為3000，西門子3系統(tǒng)為1666，出現(xiàn)振蕩可適當(dāng)降低增益，但不能降太多，因?yàn)橐ＷC系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。
3.負(fù)載慣量比一般設(shè)置在發(fā)生振動(dòng)時(shí)所示參數(shù)的70%左右，如不能消除故障，不宜繼續(xù)降低該參數(shù)值。
4. 比例微積分器是一個(gè)多功能控制器，它不僅能有效地對(duì)電流電壓信號(hào)進(jìn)行比例增益，同時(shí)可調(diào)節(jié)輸出信號(hào)滯后成超前的問題，振蕩故障有時(shí)因輸出電流電壓發(fā)生滯后成超前情況而產(chǎn)生，這時(shí)可通過PID來調(diào)節(jié)輸出電流電壓相位。
5.以上討論的是有關(guān)低頻振蕩時(shí)參數(shù)優(yōu)化方法，而有時(shí)數(shù)控系統(tǒng)會(huì)因機(jī)械上某些振蕩原因產(chǎn)生反饋信號(hào)中含有高頻諧波，這使輸出轉(zhuǎn)矩里不恒定，從而產(chǎn)生振動(dòng)。對(duì)于這種高頻振蕩情況，可在速度環(huán)上加入一階低通濾波環(huán)節(jié)，即為轉(zhuǎn)矩濾波器。
速度指令與速度反饋信號(hào)經(jīng)速度控制器轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩信號(hào)，轉(zhuǎn)矩信號(hào)通過一階濾波環(huán)節(jié)將高頻成分截止，從而得到有效的轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)。通過調(diào)節(jié)參數(shù)可將機(jī)械產(chǎn)生的100Hz以上的頻率截止，從而達(dá)到消除高頻振蕩的效果。
所以利用雙位反饋可使系統(tǒng)在全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種方式下進(jìn)行，從而大大提高了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍，也增加了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)。
雙位反饋功能是一種比較靈活的誤差修正方式，在系統(tǒng)調(diào)試過程中能夠很好的參數(shù)優(yōu)化和保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具體的操作根據(jù)每臺(tái)數(shù)控機(jī)床的不同，在設(shè)置時(shí)需要進(jìn)行差別處理。
大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床采用的是全閉環(huán)方式， 經(jīng)過試驗(yàn)與分析，引起伺服系統(tǒng)振動(dòng)的原因大致有四種情況：1）位置環(huán)不良又引起輸出電壓不穩(wěn)；2）速度環(huán)不良引起的振動(dòng)；3）伺服系統(tǒng)可調(diào)定位器太大引起電壓輸出失真；4）傳動(dòng)機(jī)械裝如絲杠間隙太大。這些控制環(huán)的輸出參數(shù)失真或機(jī)械傳動(dòng)裝置間隙太大都是引起振動(dòng)的主要因素。它們都可以通過伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。
如何處理伺服控制系統(tǒng)振蕩問題？
1.有些數(shù)控伺服系統(tǒng)采用的是半閉環(huán)裝置，而全閉環(huán)伺服系統(tǒng)必須是在其局部半閉環(huán)系統(tǒng)不發(fā)生振蕩的前提下進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，所以兩者大同小異，本文只討論全閉環(huán)情況下的參數(shù)優(yōu)化方法。
2. 在伺服系統(tǒng)中有參考的標(biāo)準(zhǔn)值，例如FANUC0-C系列為3000，西門子3系統(tǒng)為1666，出現(xiàn)振蕩可適當(dāng)降低增益，但不能降太多，因?yàn)橐ＷC系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。
3.負(fù)載慣量比一般設(shè)置在發(fā)生振動(dòng)時(shí)所示參數(shù)的70%左右，如不能消除故障，不宜繼續(xù)降低該參數(shù)值。
4. 比例微積分器是一個(gè)多功能控制器，它不僅能有效地對(duì)電流電壓信號(hào)進(jìn)行比例增益，同時(shí)可調(diào)節(jié)輸出信號(hào)滯后成超前的問題，振蕩故障有時(shí)因輸出電流電壓發(fā)生滯后成超前情況而產(chǎn)生，這時(shí)可通過PID來調(diào)節(jié)輸出電流電壓相位。
5.以上討論的是有關(guān)低頻振蕩時(shí)參數(shù)優(yōu)化方法，而有時(shí)數(shù)控系統(tǒng)會(huì)因機(jī)械上某些振蕩原因產(chǎn)生反饋信號(hào)中含有高頻諧波，這使輸出轉(zhuǎn)矩里不恒定，從而產(chǎn)生振動(dòng)。對(duì)于這種高頻振蕩情況，可在速度環(huán)上加入一階低通濾波環(huán)節(jié)，即為轉(zhuǎn)矩濾波器。
速度指令與速度反饋信號(hào)經(jīng)速度控制器轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩信號(hào)，轉(zhuǎn)矩信號(hào)通過一階濾波環(huán)節(jié)將高頻成分截止，從而得到有效的轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)。通過調(diào)節(jié)參數(shù)可將機(jī)械產(chǎn)生的100Hz以上的頻率截止，從而達(dá)到消除高頻振蕩的效果。
所以利用雙位反饋可使系統(tǒng)在全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種方式下進(jìn)行，從而大大提高了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍，也增加了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)。
雙位反饋功能是一種比較靈活的誤差修正方式，在系統(tǒng)調(diào)試過程中能夠很好的參數(shù)優(yōu)化和保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具體的操作根據(jù)每臺(tái)數(shù)控機(jī)床的不同，在設(shè)置時(shí)需要進(jìn)行差別處理。