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易用性操作指导1.1简介.......................................................21.2惯量辨识................................................41.2.1离线惯量辨识.....................................41.2.2在线惯量辨识.....................................81.3.ITune操作指导......................................91.3.1概述....................................................91.3.2操作说明.............................................91.3.3调试建议..............................................3.4注意事项..............................................3.5异常保护注意事项..............................11.1.3.6.常见故障现象处理..............................4.ETune操作指导.....................................4.1概述.....................................................4.2操作说明..............................................4.3.常见故障现象处理...............................5自动增益调整..........................................5.1刚性表设置..........................................5.2单参数调节(鲁棒模式)....................6手动增益调整..........................................6.1基本参数..............................................6.2增益切换..............................................6.3几种滤波对比......................................6.4前馈增益..............................................6.5伪微分前馈控制...................................6.6转矩扰动观测......................................6.7速度观测器..........................................6.8模型跟踪..............................................7不同模式下的参数调整...........................7.1位置模式下的参数调整........................7.2速度模式下的参数调整........................7.3转矩模式下的参数调整........................8振动抑制.................................................8.1机械共振抑制......................................8.2低频共振抑制......................................8.3末端低频抑制......................................9机械特性分析..........................................9.1概述.....................................................9.2操作说明..............................................10常见故障码处理...................................45
-2-易用性操作指导1.1简介伺服驱动器需要尽量快速、准确的驱动电机,以跟踪来自上位机或内部设定的指令。为达到这一要求,必须对伺服增益进行合理调整。增益设定:低增益设定:高增益设定:高+前馈设定图1-1增益设定举例位置环增益:40.0Hz速度环增益:.0Hz速度环积分时间常数:.00ms速度前馈增益:0负载惯量比:30位置环增益:.0Hz速度环增益:25.0Hz速度环积分时间常数:50.00ms速度前馈增益:0负载惯量比:30位置环增益:.0Hz速度环增益:25.0Hz速度环积分时间常数:50.00ms速度前馈增益:50.0%负载惯量比:30伺服增益通过多个参数(位置环、速度环增益,滤波器,负载转动惯量比等)的组合进行设定,它们之间互相影响。因此,伺服增益的设定必须考虑到各个参数设定值之间的平衡。NOTE.◆在进行增益调整之前,建议先进行点动试运行,确认电机可以正常动作!
-3-易用性操作指导增益调整的一般流程如下图所示:开始惯量辨识自动增益调整手动增益调整结束可采用离线惯量辨识或打开在线惯量辨识功能。详情请参考第1.2章节。若自动增益调整不满足要求,可进行手动增益增益调整。详情请参考第1.6章节。振动抑制自动增益调整请参考第1.5章节。是满足要求?否是否若遇到振动可进行振动抑制。详情请参考第1.8章节。满足要求?图1-2增益调整流程表1-1增益调整流程说明增益调整流程功能1惯量辨识离线使用驱动器自身惯量辨识功能,驱动器自动计算负载惯量比在线通过上位机通信发出指令使电机旋转,驱动器实时计算负载惯量比2自动增益调整在惯量比正确设置的前提下,驱动器自动调整出一组匹配的增益参数3手动增益调整基本增益在自动增益调整基础上,若达不到预期效果时,手动微调增益,以优化效果。指令滤波针对位置、速度、转矩指令进行滤波设定前馈增益启用前馈功能,提高跟随性伪微分调节器调整速度环控制方式,提高低频段的抗扰能力转矩扰动观测启动转矩扰动观测器功能,提高抗转矩扰动的能力4振动抑制机械共振启用陷波器功能,抑制机械共振低频共振启用低频共振抑制滤波器功能,抑制低频共振
-4-1.2.1离线惯量辨识易用性操作指导1.2惯量辨识负载惯量比.(H08-15).指:机械负载总转动惯量电机自身转动惯量负载惯量比=负载惯量比是伺服系统的重要参数,正确的设置负载惯量比有助于快速完成调试。负载惯量比可以手动设置,也可以通过伺服驱动器的惯量辨识功能自动识别。伺服驱动器提供两种惯量辨识自动识别方法:1)离线惯量辨识使用“转动惯量辨识功能(H0D-02)”,通过操作伺服驱动器面板上的按键使电机旋转,实现惯量辨识,无需上位机的介入,即为离线惯量辨识;2)在线惯量辨识通过上位机向驱动器发送指令,伺服电机按照指令进行动作,完成惯量辨识,即为在线惯量辨识。NOTE.◆使用惯量辨识功能,为准确计算负载惯量比,需满足以下条件:①..实际电机最高转速高于rpm;②..实际电机加减速时,加速度在rpm/s以上;③..负载转矩比较稳定,不能剧烈变化;④..实际负载惯量比不超过倍;.◆若实际负载惯量比很大而驱动器增益较低,将导致电机动作迟缓,不能达到电机最高转速要求和加速度要求,此时可增大速度环增益H08-00后重新进行惯量辨识。.◆辨识过程中若发生振动,应立刻停止惯量辨识,降低增益。.◆此外,传动机构背隙较大时可能导致惯量辨识失效。1.2.1离线惯量辨识1H=0或1在参数显示模式,切换到“H0D-02”功能码后,按下“SET”键即使能离线惯量辨识。☆关联参数H0D-02名称离线惯量辨识使能设定方式运行设定相关模式-设定范围-单位-生效方式立即生效出厂设定-面板离线惯量辨识功能操作入口。在参数显示模式,切换到“H0D-02”功能码后,按下“SET”键即使能离线惯量辨识。进行离线惯量辨识前,首先确认如下内容:.■电机可运动行程应满足2个要求1).在机械限位开关间有正反各1圈以上的可运动行程:进行离线惯量辨识前,请务必确保机械上已安装限位开关,并保证电机有正反各1圈以上的可运动行程,防止惯量辨识过程中发生超程,造成事故!2).满足H09-09(完成单次惯量辨识需电机转动圈数)要求:查看当前惯量辨识最大速度(H09-06),惯量辨识时加速至最大速度时间(H09-07),以及完成惯量辨识所需电机转动圈数(H09-09),确保电机在此停止位置处的可运行行程大于H09-09设置值,否则应适当减小H09-06或H09-07设置值,直至满足该要求。
-5-易用性操作指导1.2.1离线惯量辨识.■预估负载惯量比H08-15数值如果H08-15为默认值(1.00),而实际负载惯量比大于30.00,可能会发生电机动作迟缓导致辨识失败,此时可采取以下两种措施:1).预置H08-15为一较大的初始值:预置值建议以5.00倍为起始值,逐步递增至辨识过程中面板显示值会随之更新为止.。2).适当增大驱动器刚性等级(H09-01)以使电机实际转速能够达到惯量辨识最大速度(H09-06)。离线惯量辨识的一般操作流程如下: 开始伺服使能OFF,驱动器状态显示为“Rdy”。H0D-02初始显示值为当前H08-15数值。按“MODE”键退出H0D-02显示界面,惯量辨识结束。长按“UP/DOWN”键使电机正/反转H0D-02=1伺服使能OFF显示稳定?长按“SET”键保存至H08-15是按“MODE”键惯量辨识结束结束否面板显示值趋于稳定,该值即为辨识结果。长按“SET”键直至面板显示“SAVE”,表明惯量辨识结果已存入H08-15。根据离线惯量辨识的模式不同,操作有差异,详见后文。图1-3离线惯量辨识流程图
-6-1.2.1离线惯量辨识易用性操作指导离线惯量辨识分为两种模式:正反三角波模式和JOG点动模式。两种模式的指令形式有所不同。表1-2离线惯量辨识两种模式对比项目正反三角波形式(H09-05=0)JOG点动模式(H=1)指令形式对称三角波最大速度H09-06加速时间等待时间H09-08完整惯量辨识需电机转动圈数H09-09长按“UP”键电机先正转再反转转速(rpm)T(ms)松开按键零速停机,保持位置锁定状态梯形波T(ms)松开按键,零速停机并保持位置锁定状态按UP键,电机正转最大速度H09-06转速(rpm)按DOWN键,电机反转加速时间最大速度H09-06H09-06加减速时间H09-07H09-07按键说明长按UP键:电机先正转后反转长按DOWN键:电机先反转后正转松开按键:零速停机,保持位置锁定状态按UP键:电机正转按DOWN键:电机反转松开按键:零速停机,保持位置锁定状态间隔时间H09-08前后两次按键操作时间间隔电机旋转圈数≤H09-09人为控制适用场合电机行程较短的场合电机行程较长,可人为控制的场合☆关联功能码:功能码名称设定范围单位功能设定方式生效时间出厂设定H09-05离线惯量辨识模式选择0-正反三角波模式1-JOG点动模式-设置离线惯量辨识模式停机设定立即生效0H09-06惯量辨识最大速度~0rpm设置离线惯量辨识的最大速度指令停机设定立即生效H09-07惯量辨识时加速至最大速度时间常数20~ms设置离线惯量辨识下,电机从0rpm加速至惯量辨识最大速度(H09-06)的时间停机设定立即生效H09-08单次惯量辨识完成后等待时间50~00ms设置正反三角波模式离线惯量辨识时连续两次速度指令间的时间间隔停机设定立即生效H09-09完成单次惯量辨识电机转动圈数-r显示正反三角波模式离线惯量辨识电机所需转动的圈数--
-7-易用性操作指导1.2.1离线惯量辨识2H=2或3进入H0D02显示惯量界面后,按up或down键开始正向或反向辨识。持续按着按键会自动完成辨识流程,完成后面板会更新显示,数值稳定后就松开按键就结束,此时按set键会写入H;中间松开按键即零速停机,再次持续按按键又会重新辨识。关联参数参数单位名称描述H09-05-运行模式选择2:双向辨识模式(正反转或反正转)3:单向辨识模式(正转或反转)起始运行方向均由up/down键决定正/负。H09-06rpm最大运行速度允许范围内,值越大辨识精度越高H09-07ms加减速时间允许范围内,值越小辨识精度越高H09-08ms单次运行的等待时间设定两次动作的间隔时间范围H09-.01圈单次运行动作圈数建议设置在1圈以上,辨识结果更准确。机械允许的行程较小时辨识结果误差增大。对于摩擦力大、刚度低的机构,该值过大会增大辨识误差。
-8-1.2.2在线惯量辨识易用性操作指导1.2.2在线惯量辨识伺服驱动器提供在线惯量辨识功能。在线惯量辨识的一般操作流程如下: 开始伺服使能OFF,驱动器状态显示为“Rdy”。使H09-03为非0值,此时,惯量辨识功能实时开启。设置H09-03伺服使能OFF实时自动计算负载惯量比结束伺服使能ON,驱动器接收上位机指令,驱动伺服电机运行。驱动器内部实时计算负载惯量比平均值,且每隔30min将辨识结果存入H08-15。伺服使能ON上位机输入指令电机旋转图1-4在线惯量辨识操作流程H09-03设为1~3的区别在于负载惯量比.(H08-15)的实时更新速度不同:H09-03=1:适用于实际负载惯量比几乎不会发生变化的场合,如机床、木雕机等。.H09-03=2:适用于实际负载惯量比发生缓慢变化的场合。H09-03=3:适用于实际负载惯量比会发生快速变化的场合,如搬运机械手等。☆相关功能码:功能码名称设定范围单位功能设定方式生效时间出厂设定H09-03在线惯量辨识模式0-关闭在线辨识1-开启在线辨识,基本不变2-开启在线辨识,缓慢变化3-开启在线辨识,快速变化-设置在线惯量辨识的模式运行设定立即生效0
-9-易用性操作指导1.3.1概述1.3ITune操作指导1.3.1概述.■根据设置的响应等级,不需要其他干预情况下,驱动器会自动抑制振动来获得较稳定的结果。1).H=2情况:默认响应设置在适当加速度下可适应30倍惯量范围内稳定。当然在稳定情况下如果定位满足不了要求,可以提高响应等级,但是响应提高后能自适应的惯量变化范围也相应变小。2).H=1情况:如果对惯量范围已知的情况下,可采用此模式,设置对应的惯量范围可获得更好的效果,同时也可获得更高的响应等级。.■本功能的特色:1).默认可满足一定惯量变化范围(最大30倍)内响应不变2).振动可以自动抑制,大惯量场合低频的抖动也可自动抑制3).开启本功能后可根据实际负载和要求调整一个响应参数H即可,无需过多的调整参数4).可设置振动监控时间,在监控时间内可自动识别振动并抑制.■本功能推荐的应用工况:1).有一定的惯量变化2).惯量大且用传统方式不好调1.3.2操作说明1操作流程图开启itun模式H=0x01或者0x02是否满足要求调整响应等级H是否满足要求结束运行否是否若模式1设置大概惯量范围,模式2则不需要是
-10-1.3.3调试建议易用性操作指导2关联参数功能码描述范围默认值备注H响应等级.50.0—.0%.0单位百分比0.1%。每次变化量建议20%H自适应模式0x00--.关闭自适应0x01--.模式1,关闭自适应时增益恢复出厂设置0x02—模式2,关闭自适应时增益恢复出厂设置其他—保留0x01模式1可调整响应等级H,同时可设置H和H惯量范围,已知惯量情况下推荐设置惯量范围,增益设置无效。模式2可调整响应等级H,惯量值会自动设置,但是响应越高安全域度范围相应减少,如相应提高到%,则适应惯量范围变小15倍。保留参数勿修改H最小惯量0-80.0倍0单位1倍,最小惯量是指和电机刚性连接部分的惯量,模式1时如果惯量已预知推荐设置对应值来获得最佳调整效果.H在11.07或10.07版本及以上是0.1倍单位,往下版本是1倍的单位H最大惯量0-.0倍30.0H振动监控时间0-秒1在设置的时间内运行时会自动识别振动并抑制,超过此时间关闭振动识别。1.3.3调试建议1).响应等级和惯量关系。推荐可设置的最高响应值H=./实际最大惯量(如实际最大1倍,则H最高建议小于)。此值根据一般刚性负载,如果负载刚性比较低则因降低2).上位运行的指令尽量先小加速度调试,无异常情况下再不断加大加速度。加速度大不一定就定位快,能小加速度满足的尽量小加速度,通过调整响应来达到定位快3).定位时低频抖动问题在大惯量场合,尤其皮带传动的比较突出,这时应该在小加速度下不断调整响应,出现抖动后也会自动抑制(当然也可手动设置抑制H-H),不抖动后可以适当增加指令加速度1.3.4注意事项1).默认如果运行1小时没有振动出现则振动检测会自动关闭,重新上电后会重新开启。2).指令加速度应按照先小后大的原则3).自适应转矩模式无效4).全闭环模式此功能无效
-11-易用性操作指导1.3.5异常保护注意事项1.3.5异常保护注意事项1).如果加速度过大而且惯量比较大时,系统可能出现故障Er,Er,Er,Er.。这时因为加速度过大导致系统饱和后失控。2).Er是振动无法抑制或振动过大引发的报警,发生此故障后原设置的共振点将清除,通过设置H08-58=1可以关闭此故障。3).Er是因为失控导致速度偏差过大,降低加速度可以解决。4).自适应模式下相关增益的失效情况,不可修改参数务必保证不修改,否则可能导致不可预知结果。关联参数模式1H.转矩滤波不可修改H0.速度增益不可修改H.速度积分时间不可修改H.位置增益不可修改H.第2转矩滤波不可修改H.第2速度增益不可修改H.第2速度积分时间不可修改H.第2位置增益不可修改H.增益切换不可修改H.惯量比不可修改H.速度前馈不可修改H.转矩前馈不可修改H.模型开关不可修改H.模型增益不可修改H.模型前馈不可修改H0.自调整模式选择不可修改H2.自适应滤波器模式不可修改H.抖动抑制使能可修改H.抖动抑制频率可修改H.抖动抑制补偿系数可修改1.3.6常见故障现象处理故障现象原因处理措施噪声比较大S1电机采用23bit的编码器如果没有矫正则噪声比较大速度反馈h设置-0来滤波处理噪声指令中含有波动成分或者速度反馈中波动成分,而增益比较大时容易出现H默认.20,可以适当加大到30,优先用a方式处理,配合b可以达到最佳效果指令分辨率比较低导致和指令变化同频率的振动通过增加指令H05-06均值滤波解决电流采样噪声导致,这个和载频频率基本一致如果不用ITune功能时,S1电机的噪声可以通过H滤波加大来处理,配合a的方式效果也很好如果不用ITune功能时,如果高频噪声用c还无法消除可以尝试提高载频H,但同时H0也要变为0响应很高时,但定位无法达到要求为了适应惯量变化,ITune自调整的参数不一定是最好的如果惯量变化小,而定位要求比较高,可以关闭ITune功能,只使用速度观测器或者模型跟踪功能来提高定位。或者使用后台ETune一键式调整的定位模式来调整出效果。如果惯量有一定变化,而定位要求比较高,可以开启ITune的精细调整模式H=0X13,此模式下可以在响应等级设置基础上再单独调整增益,如:手动调整模型增益和前馈来提高定位。NOTE.◆噪声处理前应该先分析下电流中是否含有这种成分,如果是振动噪声则用振动抑制,非振动噪声才使用上面的处理方式
-12-1.4.1概述易用性操作指导1.4ETune操作指导1.4.1概述ETune功能是向导式自动调整功能的简称,通过向导指引设置相应的曲线轨迹和响应需求参数后伺服会自动运行并学习出最优增益参数,学习完成后可以保存参数,还可以将参数导出成配方以便同机型拷贝下载1.4.2操作说明1操作流程图驱动器参数初始化设置正确电子齿轮比点击后台菜单栏“ETN”按键参数配置界面中利用速度JOG设置正负极限配置模式和曲线点击”启动”按键等待学习完成如果运行发生振动可降低增益再继续完成后的效果不满意调整响应等级结束否是否是
-13-易用性操作指导1.4.2操作说明2详细说明1).点击后台的”ETN”.2).出现如下界面,.选择调整模式和是否进行惯量辨识。如果不进行惯量辨识,请设置正确的惯量比。3).点击伺服使能,通过Jog正反转、输入值设置正负极限位置,差值就是惯量辨识的位置指令脉冲数(电子齿轮比之前)。需要大于1/8圈。然后设置辨识运行的最大速度和加减速时间。运行模式有四种,根据机械允许的运动方向进行选择。正负或负正运行模式下,电机会在正负极限位置内往复运动,双向或单向模式下,电机会以设定的正负极限差值作为单次动作的最大距离。单次运行的等待时间可以通过H8来设定。NOTE.◆伺服使能ON后点击‘正转’运动到正向预期的位置并点击‘设定正转极限’,同理,点击‘反转’到预期的反转位置再点击‘设定反转极限’,然后点击‘伺服使能OFF’则完成了极限的设置。.◆如果不使能JOG运动,也可以直接在‘正极限位置’和‘负极限位置’框中输入指令位置单位的极限值,注意当前位置应该在正负极限范围内。
-14-1.4.2操作说明易用性操作指导4).模式配置页,调整模式分为‘定位模式’和‘轨迹模式’,振动阀值是指判断振动的振幅大小,响应等级是指最后作用增益为极限增益的百分比,越大则余量越小。惯量比可选择是否辨识,其值可直接修改。5).曲线设置,根据实际运行的最大速度设置,加减速时间可根据要求调整(不一定越小定位越快,能大斜坡尽量大),等待时间是指前后周期运行的曲线间隔时间,运行模式是指正反双向还是单向运行。
-15-易用性操作指导1.4.2操作说明6).点击‘启动’。如果选择了进行惯量辨识,就会以25Hz速度环增益、3倍初始惯量比、设定的最大速度(内部限制在~0rpm)、设定的加减速时间首先进行惯量辨识。辨识完成后会自动进入增益调整阶段。如果开始页选择不进行惯量辨识,启动后直接进行增益调整。7).调整完成,需要点击‘完成’按键才会保存参数,完成后可以把参数导出保存为配方文件。
-16-1.4.3常见故障现象处理易用性操作指导1.4.3常见故障现象处理故障现象原因处理措施调整完成后实际指令跑有振动或噪音指令分辨率不够1.如果频率和位置调度同频率则可以降低最终响应,或者通过陷波解决,或者增加指令平滑度,2.其他情况可以通过指令均值滤波解决首次调整失败,出现大振动或者报错-尝试将第一次辨识出来的惯量手动写进,然后再重新进行一次同时不进行惯量辨识,第2次成功的概率会大很多NOTE.◆一键式前请设置好实际应用的电子齿轮比.◆学习的曲线最高速度和加减速时间可调整为实际情况,但是加减速时间可以长点(因为学习后定位会比较快).◆如果加减速设置过小可能出现过载情况,这时则需要将加减速时间加长1.5自动增益调整自动增益调整是指通过刚性等级选择功能(H09-01),伺服驱动器将自动产生一组匹配的增益参数,满足快速性与稳定性需求。NOTE.◆在使用自动增益调整功能前,务必正确获得负载惯量比!开始设定H09-00(自调整模式选择)为1或2。伺服使能ON并输入指令设置自调整模式H09-00伺服使能OFF满足要求?进行手动增益调整/振动抑制是结束否使能伺服驱动器,通过上位机通信输入指令,使电机旋转。电机旋转时调整H09-01观察运行波形观察运行效果:运行响应快速性、定位时间、振动状态。同时调整H09-01,直至满足要求。手动增益调整,详情请参考第1.6章节,振动抑制,详情请参考第1.8章节。图1-5自动增益调整步骤
-17-易用性操作指导1.5.1刚性表设置1.5.1刚性表设置刚性等级(H09-01)的取值范围在0~31级之间。0级对应的刚性最弱,增益最小;31级对应的刚性最强,增益最大。根据不同的负载类型,以下经验值可供参考:表1-3刚性等级参考推荐刚性等级负载机构类型4级~8级一些大型机械8级~15级皮带等刚性较低的应用15级~20级滚珠丝杠、直连等刚性较高的应用NOTE.◆参数自调整模式(H09-00=1)适用于绝大多数场合,在定位快速性要求很高情况时,可采用定位模式(H09-00=2)。伺服驱动器提供2种自动增益调整模式:1).参数自调整模式(H09-00=1)第一增益(H08-00~H08-02,H07-05)参数,根据H09-01设定的刚性等级自动更新并被存入对应功能码:表1-4参数自调整模式自动更新参数功能码名称H0速度环增益01速度环积分时间常数02位置环增益H转矩指令滤波时间常数2).定位模式(H09-00=2)在表1-4基础上,第二增益(H08-03~H08-05,H07-06)参数,也根据H09-01设定的刚性等级自动更新并被存入对应功能码,且第二增益参数的位置环增益应比第一增益参数高一个刚性等级:表1-5定位模式自动更新参数功能码名称说明H08-03第二速度环增益-H08-04第二速度环积分时间常数H08-04被设定为固定值.00ms,代表第二速度环积分作用无效,速度环仅采用比例控制。H08-05第二位置环增益-H07-06第二转矩指令滤波时间常数-速度前馈相关参数被设定为固定值:表1-6定位模式固定参数功能码名称参数值H08-19速度前馈增益30.0%H08-18速度前馈滤波时间常数0.50ms增益切换相关参数被设定为固定值:定位模式时,增益切换功能自动开启。功能码名称参数值说明H08-08第二增益模式设置1定位模式时,第一增益(H08-00~H08-02,H07-05)和第二增益(H08-03~H08-05,H07-06)切换有效;定位模式外,保持原有设定。
-18-1.5.2单参数调节(鲁棒模式)易用性操作指导功能码名称参数值说明H08-09增益切换条件选择10定位模式时,增益切换条件为H08-09=10;定位模式外,保持原有设定。H08-10增益切换延迟时间5.0ms定位模式时,增益切换延迟时间为5.0ms;定位模式外,保持原有设定。H08-11增益切换等级50定位模式时,增益切换等级为50;定位模式外,保持原有设定。H08-12增益切换时滞30定位模式时,增益切换时滞为30;定位模式外,保持原有设定NOTE.◆在自动增益调整模式下,随刚性等级选择(H09-01)自动更新的参数和被固定数值的参数无法手动修改。若要修改,必须将H09-00设为0,退出自调整模式。☆关联功能码:.功能码名称设定范围单位功能设定方式生效时间出厂设定H09-00自调整模式选择0-参数自整定无效,手动调节参数1-参数自整定模式,用刚性表自动调节增益参数2-定位模式,用刚性表自动调节增益参数-设置自调整的模式运行设定立即生效0H09-01刚性等级选择0~31-设置刚性等级的级别运行设定立即生效.5.2单参数调节(鲁棒模式)通过调节单个带宽参数,内部自动匹配其他增益参数并抑制振动的方式来获得预期效果。1操作流程设置正确惯量比H开启单参数H0=3调节H1位置响应带宽是否满足要求结束YN图1-6操作流程图NOTE.◆H1的单位是Hz,表示位置环的带宽,此值乘以2PI则和原来的位置增益H同单位,故默认值H1=12相比原来的H=40要大很多
-19-易用性操作指导1.6.1基本参数1.6手动增益调整1.6.1基本参数在自动增益调整达不到预期效果时,可以手动微调增益。通过更细致的调整,优化效果。伺服系统由三个控制环路构成,从外向内依次是位置环、速度环和电流环,基本控制框图如下图所示。速度环增益×M编码器电机位置指令输入速度前馈×位置环增益速度环积分时间常数位置反馈+--++速度反馈滤波转矩前馈××电流环控制-电流反馈++++速度计算图1-7手动增益基本说明框图越是内侧的环路,要求响应性越高。不遵守该原则,可能导致系统不稳定!伺服驱动器默认的电流环增益已确保了充分的响应性,一般无需调整,需要调整的只有位置环增益、速度环增益及其他辅助增益。因此,位置控制模式下进行增益调整时,为保证系统稳定,提高位置环增益的同时,需提高速度环增益,并确保位置环的响应低于速度环的响应.基本增益参数调整方法如下:表1-7增益参数调整说明步骤功能码名称调整说明1H08-00速度环增益.■参数作用:决定速度环能够跟随的,变化的速度指令最高频率。在负载惯量比平均值(H08-15)设置正确的前提下,可认为:速度环最高跟随频率=H08-00实际转速速度指令增大H08-00.■调整方法:在不发生噪声、振动的范围内,增大此参数,可加快定位时间,带来更好的速度稳定性和跟随性;发生噪音,则降低参数设定值;发生机械振动时可参考“1.8振动抑制”使用机械共振抑制功能。
-20-1.6.1基本参数易用性操作指导步骤功能码名称调整说明2H08-01速度环积分时间常数.■参数作用:消除速度环偏差。实际转速速度指令减小H08-01.■调整方法:建议按以下关系取值:≤H08-00×H08-01≤0例如,速度环增益H08-00=40.0Hz时,速度环积分时间常数应满足:12.50ms≤H08-01≤25.00ms。减小设定值可加强积分作用,加快定位时间,但设定值过小易引起机械振动。设定值过高,将导致速度环偏差总不能归零。当H08-01=.00ms时,积分无效。3H08-02位置环增益.■参数作用:决定位置环能够跟随的,变化的位置指令最高频率。位置环最高跟随角频率=H08-02实际转速位置指令增大H08-00增大H08-02.■调整方法:为保证系统稳定,应保证速度环最高跟随频率是位置环最高跟随频率的3~5倍,因此:H08-×π×H08-≤≤5例如,速度环增益H08-00=40.Hz时,位置环增益应满足:50.2Hz≤H08-02≤83.7Hz。根据定位时间进行调整。加大此参数,可加快定位时间,并提高电机静止时抵抗外界扰动的能力。设定值过高可能导致系统不稳定,发生振荡。4H07-05转矩指令滤波时间常数.■参数作用:消除高频噪声,抑制机械共振。实际转速速度指令增大H07-05.■调整方法:应保证转矩指令低通滤波器的截止频率高于速度环最高跟随频率的4倍,因此:.2×π×H07-050≥(H08-00)×4例如,速度环增益H08-00=40.0Hz时,转矩指令滤波时间常数应满足:H07-05≤1.00ms。增大H08-00发生振动时,可通过调整H07-05抑制振动,具体设置请参考“1.8.振动抑制”;设定值过大,将导致电流环的响应降低;需抑制停机时的振动,可尝试加大H08-00,减小H07-05;电机停止状态振动过大,可尝试减小H07-05设定值。
-21-易用性操作指导1.6.2增益切换☆关联功能码:功能码名称设定范围单位功能设定方式生效时间出厂设定H08-00速度环增益0.1~0.0Hz设置速度环比例增益的大小运行设定立即生效25.0H08-01速度环积分时间常数0.15~.00ms设置速度环的积分时间常数运行设定立即生效31.83H08-02位置环增益0.0~0.0Hz设置位置环比例增益的大小运行设定立即生效40.0H07-05转矩指令滤波时间常数0.00~30.00ms设置转矩指令滤波时间常数的大小运行设定立即生效0..6.2增益切换增益切换功能可由伺服内部状态或外部DI触发。仅在位置和速度控制模式下有效。使用增益切换,可以起到以下作用:.■可以在电机静止(伺服使能)状态切换到较低增益,以抑制振动;.■可以在电机静止状态切换到较高增益,以缩短定位时间;.■可以在电机运行状态切换到较高增益,以获得更好的指令跟踪性能;.■可以根据负载设备情况等通过外部信号切换不同的增益设置。1).H08-08=0:固定为第一增益(H08-00~H08-02,H07-05),但速度环可通过DI功能3(FunIN.3:GAIN_SEL,增益切换)实现比例/比例积分控制的切换。开始速度环可采用P/PI控制切换分配DI功能为FunIN.3:GAIN-SEL增益切换,并配置DI有效逻辑。设置H08-08=0DI逻辑有效?结束分配DI设置为FunIN.3功能速度环为PI控制速度环为P控制是否图1-8H08-08=0增益切换流程图
-22-1.6.2增益切换易用性操作指导2).H08-08=1:可实现第一增益(H08-00~H08-02,H07-05)与第二增益(H08-03~H08-05,H07-06)的切换,切换条件应通过H08-09设置。开始设置增益切换条件H08-09设置H08-00=1H08-09=0?分配DI,设置为FunIN.3功能否是H08-09=1?是DI逻辑有效?使用第一增益使用第二增益是否设置H08-10~H08-13固定使用第一增益否结束图1-9H08-08=1增益切换流程图
-23-易用性操作指导1.6.2增益切换第二增益切换条件共11种模式。不同模式的示意图和相关参数,如下表所示。表1-8增益切换条件的说明增益切换条件设定相关参数H08-09条件示意图延迟时间(H08-10)切换等级(H08-11)切换时滞(H08-12)0第一增益固定-无效无效无效1使用外部DI进行切换-无效无效无效2转矩指令实际转速第一第二第一第一第二切换等级切换等级转矩指令切换延迟切换延迟有效有效(%)有效(%)3速度指令速度指令第一第二切换等级切换延迟第一有效有效有效4速度指令变化率速度指令第一第二第一第二第一切换等级切换等级速度指令变化率切换延迟切换延迟有效有效(10rpm/s)有效(10rpm/s)5速度指令高低速阈值第一速度指令切换等级正切换时滞第一第二负切换时滞无效有效(rpm)有效(rpm)
-24-1.6.2增益切换易用性操作指导增益切换条件设定相关参数6位置偏差速度指令位置偏差切换等级切换延迟第一第二第一有效有效(编码器单位)有效(编码器单位)7位置指令位置指令第一第二第一切换延迟有效无效无效8定位完成位置指令第一第二第一切换延迟定位完成信号有效无效无效9实际速度速度指令第一第二切换等级切换延迟第一有效有效(rpm)有效(rpm)10有位置指令+实际速度详见注释有效有效(rpm)有效(rpm)NOTE.◆延迟时间H08-10”只在第二增益切换到第一增益时有效。静止时第一增益动作时第二增益稳定时第二增益接近静止只有速度积分第二增益/其它第一增益
实际速度
(切换等级-切换时滞)
实际速度
(切换等级-切换时滞)有指令脉冲无指令脉冲持续延迟时间
实际速度
切换等级
-25-易用性操作指导1.6.3几种滤波对比☆关联功能码:功能码名称设定范围单位功能设定方式生效时间出厂设定H08-08第二增益模式设置0-第一增益固定,使用外部DI进行P/PI切换1-根据H08-09的条件设置使用增益切换-设置第二增益的模式运行设定立即生效1H08-09增益切换条件选择0-第一增益固定1-使用外部DI进行切换2-转矩指令大3-速度指令大4-速度指令变化率大5-速度指令高低速阈值6-位置偏差大7-有位置指令8-定位完成9-实际速度大10-有位置指令+实际速度-设置增益切换的条件运行设定立即生效0H08-10增益切换延迟时间0~10-设置增益切换的延迟时间运行设定立即生效5.0H08-11增益切换等级1~0根据切换条件设置增益切换的等级运行设定立即生效50H08-12增益切换时滞0~00根据切换条件设置增益切换的时滞运行设定立即生效30H08-13位置增益切换时间0.0~.0ms设置位置环增益的切换时间运行设定立即生效3.01.6.3几种滤波对比名称功能适用场合滤波过大的影响脉冲输入管脚滤波防止干扰导致的伺服接收脉冲数不准系统配线不规范环境干扰强伺服接收的脉冲数小于上位机发送的脉冲数位置指令滤波位置指令滤波是对经过电子齿轮比分频或倍频后的位置指令(编码器单位)进行滤波,使电机运行更平滑,减小对机械的冲击。上位机输出的位置指令未进行加减速处理脉冲指令频率低;电子齿轮比为10倍以上时响应的延迟增大模拟量输入滤波防止由于模拟输入电压不稳定导致的电机指令波动,也可减弱由干扰信号引起的电机错误动作。系统配线不规范环境干扰强响应的延迟增大
-26-1.6.4前馈增益易用性操作指导1.6.4前馈增益1速度前馈位置指令来源与方向速度环控制×M编码器电机位置指令输入电子齿轮比位置指令滤波电流环控制速度前馈控制器无速度前馈内部速度前馈AI1速度前馈输入AI2速度前馈输入速度前馈选择H05-19×位置偏差位置环控制速度计算位置反馈+-速度反馈-++图1-10速度前馈控制操作图速度前馈可应用于位置控制模式及全闭环功能。使用速度前馈功能,可以提高速度指令响应,减小固定速度时的位置偏差。速度前馈功能操作步骤:1).设置速度前馈信号来源将H05-19(速度前馈控制选择)置为非0值,速度前馈功能生效,且相应的信号来源被选中;功能码名称设定值备注H05-19速度前馈控制选择0-无速度前馈-1-内部速度前馈将位置指令(编码器单位)对应的速度信息作为速度前馈信号来源。2-将AI1用作速度前馈输入将模拟通道AI1输入的模拟量对应的速度值作为速度前馈信号来源。AI1参数设置请参考:“H03-80”、H03-50、H03-51、H03-53、H03--将AI2用作速度前馈输入将模拟通道AI2输入的模拟量对应的速度值作为速度前馈信号来源。AI2参数设置请参考:H03-80、H03-55、H03-56、H03-58、H03-).设置速度前馈参数包括速度前馈增益(H08-19)和速度前馈滤波时间常数(H08-18)。功能码名称调整说明H08-18速度前馈滤波时间常数实际转速位置指令增大H08-00增大H08-02增大H08-19.■参数作用:增大H08-19,可提高响应,但加减速时可能产生速度过冲;减小H08-18,可抑制加减速时的速度过冲;增大H08-18,可抑制位置指令更新周期与驱动器控制周期相比较长、位置指令的脉冲频率不均匀等情况下的噪音,抑制定位完成信号的抖动;.■调整方法:调整时,首先,设定H08-18为一固定数值;然后,将H08-19设定值由0逐渐增大,直至某一设定值下,速度前馈取得效果。调整时,应反复调整H08-18和H08-19,寻找平衡性好的设定H08-19速度前馈增益
-27-易用性操作指导1.6.4前馈增益2转矩前馈:×M编码器电机速度指令输入电流环控制转矩前馈控制器转矩前馈选择H06-11×速度偏差速度环控制速度计算速度反馈+-++无转矩前馈内部转矩前馈01图1-11转矩前馈控制操作图位置控制模式,采用转矩前馈,可以提高转矩指令响应,减小固定加减速时的位置偏差;速度控制模式,采用转矩前馈,可以提高转矩指令响应,减小固定速度时的速度偏差。转矩前馈功能操作步骤:1).设置转矩前馈信号来源将H06-11(转矩前馈控制选择)置为1,转矩前馈功能生效,且相应的信号来源被选中;功能码名称设定值备注H06-11转矩前馈控制选择0-无转矩前馈-1-内部转矩前馈将速度指令作为转矩前馈信号来源。位置控制模式下,速度指令来自于位置控制器的输出。2).设置转矩前馈参数功能码名称调整说明H08-20转矩前馈滤波时间常数.■参数作用:增大H08-21,可提高响应,但加减速时可能产生过冲;减小H08-20,可抑制加减速时的过冲;增大H08-20,可抑制噪音;.■调整方法:调整时,首先,保持H08-20为默认值;然后,将H08-21设定值由0逐渐增大,直至某一设定值下,转矩前馈取得效果。调整时,应反复调整H08-20和H08-21,寻找平衡性好的设定H08-21转矩前馈增益详情请参考“1.6.4前馈增益”。
-28-1.6.5伪微分前馈控制易用性操作指导1.6.5伪微分前馈控制非转矩控制模式下,可使用伪微分调节控制(Pseudo-DiffErential-Forward-Feedback.Control,,简称PDFF控制),对速度环控制方式进行调整。tH08-24=80%位置指令位置偏差90mstH08-24=%位置指令位置偏差mst位置指令位置偏差H08-24=50%20ms图1-12伪微分调节控制举例伪微分前馈控制通过对速度环控制方法进行调整,增强速度环的抗干扰能力,改善对速度指令的跟随性。功能码名称调整说明H08-24伪微分前馈控制系数参数作用:非转矩控制模式下,改变速度环的控制方法。调整方法:H08-24设置过小,速度环响应变慢;速度反馈存在过冲时,将H08-24由.0逐渐减小,直至某一设定值下,伪微分前馈控制取得效果。H08-24=.0时,速度环控制方法不变,为默认的比例积分控制。
-29-易用性操作指导1.6.6转矩扰动观测1.6.6转矩扰动观测非转矩控制模式下,可使用扰动观测功能。1扰动观测器1扰动观测器对外部扰动能进行有效观测,通过不同的截止频率设置和补偿设置可以对频率范围内的进行有效观测抑制扰动观测器1在功能框图如所示:速度环控制电流环控制位置环控制扰动观测器VIBSUP2VIBSUP1I/SVIBSUP3电机.■1/S:积分环节功能码名称调整说明H08-31扰动观测截止频率此值越高对扰动的响应越快,但是过高容易出现振动H08-32扰动观测补偿系数观测补偿值的补偿百分比H08-33扰动观测惯量修正当惯量设置比较真实时此值不需要修改,作用惯量为此值乘以设置的惯量。建议不修改☆关联参数功能码名称设定范围单位功能设定方式生效时间出厂设定H08-31扰动观测截止频率10~Hz设置扰动观测截止频率运行设定立即生效H08-32扰动观测补偿系数0~1%观测补偿值的补偿百分比运行设定立即生效0H08-33扰动观测惯量修正1~%设置扰动观测惯量修正大小运行设定立即生效
-30-1.6.6转矩扰动观测易用性操作指导2扰动观测器2扰动观测2的功能框图如下所示:转矩指令电机+负荷干扰转矩负荷模式滤波器H09-31增益H09-30++朝消除干扰方向加算干扰转矩推断值电机转速+-+-转矩指令×××图1-13扰动观测功能框图扰动观测器通过检测并估算系统所受到的外部扰动转矩,在转矩指令上加以补偿,可降低外部扰动对伺服的影响,降低振动。功能码名称调整说明H09-30转矩扰动补偿增益.■参数作用:增大H09-30,即增大叠加在转矩指令上的补偿转矩的比例,可提高抑制扰动的能力,但噪音变大增大H09-31,可减小噪音;减小H09-31,可检测并估算延迟时间短的外部扰动转矩,从而提高抑制扰动的能力,但噪音变大.■调整方法:调整时,首先,设定H09-31为较大数值;然后,将H09-30设定值由0逐渐增大,直至某一设定值下,扰动观测器取得效果;最后,保证扰动观测器始终有效的前提下,逐渐减小H09-31设定值。调整时,应反复调整H09-30和H09-31,寻找平衡性好的设定H09-31转矩扰动观测器滤波时间常数☆关联功能码:功能码名称设定范围单位功能设定方式生效时间出厂设定H08-18速度前馈滤波时间常数0.00~64.00ms设置速度前馈增益的滤波时间常数运行设定立即生效0.00H08-19速度前馈增益0.0~.0%设置速度前馈增益的大小运行设定立即生效0.0H08-20转矩前馈滤波时间常数0.00~64.00ms设置转矩前馈增益的滤波时间常数运行设定立即生效0.50H08-21转矩前馈增益0.0~.0ms设置转矩前馈增益的大小运行设定立即生效0.0H08-24伪微分前馈控制系数0.0~.0%设置伪微分前馈控制系数运行设定立即生效.0H09-30转矩扰动补偿增益0~.0%设置扰动转矩补偿的增益运行设定立即生效0.0H09-31转矩扰动观测器滤波时间常数0.00~25.00Ms设置扰动观测器的滤波时间常数运行设定立即生效0.50
-31-易用性操作指导1.6.7速度观测器1.6.7速度观测器主要针对负载特性变化小,惯量不怎么变化的场合,对快速定位有较大帮助。可提高响应到更高范围,高频能自动滤除,从而在提高增益情况下缩短定位时间但高频振动不容易出现。.■速度观测器的框图如下所示:速度环控制电流环控制M负载速度指令观测的速度反馈速度观测器转矩真实反馈速度++1调试步骤恢复默认增益取消刚性自调整取消增益切换和前馈设置正确惯量比开启速度观测器H=1设置观测器滤波H=提高速度增益H0,最大不超过速度指令和速度反馈完全跟随上提高位置环增益,最高不超过H0定位满足要求结束否是是否2关联参数参数名称最小单位设定范围出厂值设定方式生效方式H08-00速度环增益0.1Hz1~00运行设定立即生效H08-27速度观测截止频率1Hz10~0170运行设定立即生效H08-28速度观测惯量修正1%10~00运行设定立即生效H08-29速度观测滤波时间0.01ms0~080运行设定立即生效H08-40速度观测使能10~10运行设定立即生效
-32-1.6.8模型跟踪易用性操作指导1.6.8模型跟踪使用模型跟踪控制,可提高响应性,缩短定位时间。仅位置控制时可使用模型追踪控制。通常,该功能使用的参数通过.ITune或ETune,与伺服增益同时自动设定。下列情况下,请手动调整。.■对自动调整或自定义调整的调整结果不满意时.■与自动调整或自定义调整的调整结果相比,更需要提高响应性时.■客户要自己决定伺服增益或模型追踪控制参数时模型跟踪控制的框图如下所示:速度速度模式时间移动指令模型跟踪控制mKp、mVFF、mTFFmLPF转矩前馈速度前馈位置控制环偏差计数器位置环增益Kp速度指令速度控制环Kv、TiTf电流控制环电力转换MPG编码器位置环速度环电流环伺服电机上位装置伺服单元速度控制环Kp:位置环增益(H08-02)Kv:速度环增益(H08-00)Ti:速度环积分时间常数(H08-01)Tf:转矩指令滤波时间常数(H07-05)mKp:模型跟踪控制增益(H08-43)mTFF:模型跟踪控制偏置(正转方向)(H08-48)模型跟踪控制偏置(反转方向)(H08-49)mVFF:模型跟踪控制速度前馈补偿(H08-46)mLPF:模型滤波时间(H08-51)
-33-易用性操作指导1.6.8模型跟踪1调试步骤提高速度环刚性(H0-H)同时对应减小转矩滤波H机械特性分析设置正确共振点设置正确惯量比速度指令和速度反馈完全跟随上开启模型跟踪H=1设置H=设置H=设置H=H0设置H=H提高H,最大不超0定位是否满足要求结束是否过冲大提高H或减低H是是否否是否2关联参数参数名称最小单位设定范围出厂值设定方式生效方式H07-05转矩指令滤波时间常数0.01ms0~79运行设定立即生效H08-00速度环增益0.1Hz1~00运行设定立即生效H08-01速度环积分时间常数0.01ms15~513183运行设定立即生效H08-02位置环增益0.1Hz1~00400运行设定立即生效H08-42模型控制使能10~10停机设定立即生效H08-43模型增益0.10~00400运行设定立即生效H08-46模型前馈10~运行设定立即生效H08-51模型滤波时间20.01ms0~00运行设定立即生效H09-30转矩扰动补偿增益0.1%.-0~00运行设定立即生效.
-34-1.7.1位置模式下的参数调整易用性操作指导1.7不同模式下的参数调整不同控制模式下的参数调整均需按照“惯量辨识”=“自动增益调整”=“手动增益调整”的顺序1.7.1位置模式下的参数调整1通过惯量辨识,获取负载惯量比H08-位置模式下的增益参数:1).第一增益:功能码名称功能默认值H07-05转矩指令滤波时间常数设置转矩指令滤波时间常数0.79msH08-00速度环增益设置速度环比例增益25.0HzH08-01速度环积分时间常数设置速度环的积分时间常数31.83msH08-02位置环增益设置位置环比例增益40.0Hz2).第二增益:功能码名称功能默认值H07-06第二转矩指令滤波时间常数设置转矩指令滤波时间常数0.79msH08-03第二速度环增益设置速度环比例增益40.0HzH08-04第二速度环积分时间常数设置速度环的积分时间常数20.00msH08-05第二位置环增益设置位置环比例增益64.0msH08-08第二增益模式设置设置第二增益的模式1H08-09增益切换条件选择设置增益切换的条件0H08-10增益切换延迟时间设置增益切换的延迟时间5.0msH08-11增益切换等级设置增益切换的等级50H08-12增益切换时滞设置增益切换的时滞30H08-13位置增益切换时间设置位置环增益的切换时间3.0ms3).公共增益:功能码名称功能默认值H08-18速度前馈滤波时间常数设置速度前馈信号的滤波时间常数0.50msH08-19速度前馈增益设置速度前馈增益0.0%H08-20转矩前馈滤波时间常数设置转矩前馈信号的滤波时间常数0.50msH08-21转矩前馈增益设置转矩前馈增益0.0%H08-22速度反馈滤波选项设置速度反馈滤波功能0H08-23速度反馈低通滤波截止频率设置针对速度反馈的一阶低通滤波器的截止频率HzH08-24伪微分前馈控制系数设置PDFF控制器的系数.0%H09-30转矩扰动补偿增益设置扰动转矩补偿的增益0.0%H09-31转矩扰动观测器滤波时间常数设置扰动观测器的滤波时间常数0.5msH09-04低频共振抑制模式选择设置低频共振抑制的模式0H09-38低频共振频率设置低频共振抑制滤波器的频率.0HzH09-39低频共振频率滤波设定设置低频共振抑制滤波器的滤波设定2H0A-16低频共振位置偏差判断阈值设置多少个脉冲以上的位置波动视为低频共振0.Rev
-35-易用性操作指导1.7.2速度模式下的参数调整3通过自动增益调整,获得第一增益(或第二增益)、公共增益的初始值手动微调下述增益:功能码名称功能H07-05转矩指令滤波时间常数设置转矩指令滤波时间常数H08-00速度环增益设置速度环比例增益H08-01速度环积分时间常数设置速度环的积分时间常数H08-02位置环增益设置位置环比例增益H08-19速度前馈增益设置速度前馈增益1.7.2速度模式下的参数调整速度控制模式下的参数调整与位置控制模式下相同,除位置环增益(H08-02、H08-05)外,请参考“位置模式下的参数调整”。1.7.3转矩模式下的参数调整转矩控制模式下的参数调整需要按以下情况进行区分:实际速度达到速度限制值,调整方法同“速度模式下的参数调整”;实际速度未达到速度限制值,除位置速度环增益与速度环积分时间常数外,调整方法同“速度模式下的参数调整”。
-36-1.8.1机械共振抑制易用性操作指导1.8振动抑制振动抑制的框图如下所示:速度环控制电流环控制位置环控制扰动观测器VIBSUP2VIBSUP1I/SVIBSUP3电机NTF3NTF4NTF1NTF2.■NTF1~4:第1组~第4陷波器。Hz以上,当载频低于8K时相应降低.■VIBSUP1:中高频振动抑制。HZ以上,当载频低于8K时相应降低.■VIBSUP2:中频振动抑制。hz以上,当载频低于8K时相应降低.■VIBSUP3:中低频振动抑制。hz以下,当载频低于8K时相应降低.■1/S:积分环节关联参数:参数名称出厂值单位最小值最大值设定方式生效方式H08-34中高频抑制调相%00运行设定立即生效H08-35中高频抑制频率Hz00运行设定立即生效H08-36中高频抑制补偿%0运行设定立即生效H08-37中频抑制调相%00运行设定立即生效H08-38中频抑制频率Hz0运行设定立即生效H08-39中频抑制补偿%0运行设定立即生效H08-53中低频抖动抑制频率.1Hz00运行设定立即生效H08-54中低频抖动抑制补偿%0运行设定立即生效H08-56中低频抖动抑制调相31%00运行设定立即生效NOTE.◆振动抑制调相系数:补偿值和振动的同步相位调整,建议不修改而采用默认值。当补偿值相位和振动相位差异大时需要调整.◆振动抑制频率:设置需要抑制的振动频率.◆振动抑制补偿系数:设置抑制的补偿大小1.8.1机械共振抑制机械系统具有一定的共振频率,伺服增益提高时,可能在机械共振频率附近产生共振,导致增益无法继续提高。抑制机械共振有2种途径:1).转矩指令滤波(H07-05,H07-06)通过设定滤波时间常数,使转矩指令在截止频率以上的高频段衰减,达到抑制机械共振的目的。滤波器截止频率fc(Hz)=1/[2π×H07-05(ms)×0.]。2).陷波器:陷波器通过降低特定频率处的增益,可达到抑制机械共振的目的。正确设置陷波器后,振动可以得到有效抑制,可尝试继续增大伺服增益。陷波器的原理如下图。
-37-易用性操作指导1.8.1机械共振抑制频率频率机械系统幅频特性陷波特性机械共振频率陷波中心频率fT陷波宽度陷波深度fLfH图1-14陷波器的抑制原理伺服驱动器共有4组陷波器,每组陷波器有3个参数,分别为陷波器频率,宽度等级和深度等级。第一和第二组陷波器为手动陷波器,各参数由用户手动设置;第三和第四组陷波器参数既可以手动设置,又可配置为自适应陷波器(H09-02=1或2),此时各参数由驱动器自动设定。表1-9陷波器说明项目手动陷波器手动/自适应陷波器第一组陷波器第二组陷波器第三组陷波器第四组陷波器频率H09-12H09-15H09-18H09-21宽度等级H09-13H09-16H09-19H09-22深度等级H09-14H09-17H09-20H09-23NOTE.◆当“频率”为默认值Hz时,陷波器无效。.◆如果发生了共振需要使用陷波器,请优先使用自适应陷波器。自适应陷波器无效或效果不佳,再尝试使用手动陷波器。
-38-1.8.1机械共振抑制易用性操作指导开始使用自适应滤波器?有1个共振频率?第三组陷波器参数自动更新(H09-18~H09-20)设置H09-02=1有2个共振频率?设置H09-02=2第三组陷波器参数自动更新(H09-18~H09-20)第四组陷波器参数自动更新(H09-21~H09-23)是是否是否否分析共振频率输入陷滤器参数共振已抑制?是否伺服使能OFF使用手动陷波器稳定运行后设置H09-02=0结束图1-15陷波器使用步骤1自适应陷波器使用步骤:1).根据共振点的个数设置H09-02(自适应陷波器模式选择)为1或2;当发生共振时,可先将H09-02设置为1,开启一个自适应陷波器,待增益调整后,若出现新的共振,再将H09-02置2,启动两个自适应陷波器。2).伺服运行时,第三或第四组陷波器参数被自动更新,且每隔30min自动存入对应的H09组功能码一次。3).若共振得到抑制,说明自适应陷波器取得效果,等待伺服稳定运行一段时间后,将H09-02设为0时,自适应陷波器参数被固定为最后一次更新的值。此步操作可防止由于伺服运行过程中发生误动作,导致陷波器参数被更新为错误值,反而加剧振动的状况。4).若振动长时间不能消除请及时关闭伺服使能。
-39-易用性操作指导1.8.1机械共振抑制若共振频率超过2个,自适应陷波器无法满足需求,可同时使用手动陷波器;也可将4个陷波器均作为手动陷波器使用(H09-02=0)。NOTE.◆使用自适应陷波器时,若在30min内发生伺服使能OFF,陷波器参数不会存入对应功能码。.◆共振频率在Hz以下时,自适应陷波器的效果会有所降低。2手动陷波器使用步骤:1).分析共振频率;使用手动陷波器时,需要将陷波器的频率设置为实际发生的共振频率。共振频率的获得方法:.■由汇川驱动调试平台的“机械特性分析”获得;.■通过汇川驱动调试平台示波器界面显示的电机相电流,计算出共振频率;.■通过将H09-02=3,伺服运行时,自动测试共振频率,并将测试结果保存在H09-24中2).将第1)步获取的共振频率输入选用组的陷波器参数,同时输入该组陷波器的宽度等级和深度等级;3).若共振得到抑制,说明陷波器取得效果,可继续调整增益,待增益增大后,若出现新的共振,重复步骤1)~2);4).若振动长时间不能消除请及时关闭伺服使能。3陷波器宽度等级陷波器宽度等级用于表示陷波器宽度和陷波器中心频率的比值:fH-fLfT陷波器宽度等级=其中:fT:陷波器中心频率,即机械共振频率fH-fL:陷波器宽度,表示相对于陷波器中心频率,幅值衰减率为-3dB的频率带宽。其对应关系如下图所示。一般保持默认值2即可。4陷波器深度等级陷波器深度等级表示在中心频率处输入与输出之间的比值关系。陷波器深度等级为0时,在中心频率处,输入完全被抑制;陷波器深度等级为时,在中心频率处,输入完全可通过。因此,陷波器深度等级设置越小,陷波深度越深,对机械共振的抑制也越强,但可能导致系统不稳定,使用时应注意。NOTE.◆如果使用机械特性分析工具得到的幅频特性曲线中无明显尖峰,实际也发生了振动,则这种振动可能并非机械共振,而是达到了伺服的极限增益导致。这种振动无法通过陷波器抑制,只能通过降低增益或降低转矩指令滤波时间改善。
-40-1.8.1机械共振抑制易用性操作指导其具体对应关系如下图所示:-30-25-20-15-10-深度0,宽度4深度0,宽度8深度50,宽度4图1-16陷波器频率特性☆关联功能码:功能码名称设定范围功能设定方式生效时间出厂设定H09-02自适应陷波器模式选择0-第三、第四组自适应陷波器参数不再更新.1-1个自适应陷波器有效,第三组陷波器参数根据振动情况实时更新.2-2个自适应陷波器有效,第三、第四组陷波器参数根据振动情况实时更新.3-仅测试共振频率,在H09-24中显示.4-清除自适应陷波器,恢复第3组和第4组陷波器的值到出厂状态。设置自适应陷波器的模式运行设定立即生效0H09-12第一组陷波器频率50~设置第一组陷波器的频率运行设定立即生效H09-13第一组陷波器宽度等级0~10设置第一组陷波器的宽度等级运行设定立即生效2H09-14第一组陷波器深度等级0~99设置第一组陷波器的衰减等级运行设定立即生效0H09-15第二组陷波器频率50~设置第二组陷波器的频率运行设定立即生效H09-16第二组陷波器宽度等级0~10设置第二组陷波器的宽度等级运行设定立即生效2H09-17第二组陷波器深度等级0~99设置第二组陷波器的衰减等级运行设定立即生效0H09-18第三组陷波器频率50~设置第三组陷波器的频率运行设定立即生效H09-19第三组陷波器宽度等级0~10设置第三组陷波器的宽度等级运行设定立即生效2H09-20第三组陷波器深度等级0~99设置第三组陷波器的衰减等级运行设定立即生效0H09-21第四组陷波器频率50~设置第四组陷波器的频率运行设定立即生效H09-22第四组陷波器宽度等级0~10设置第四组陷波器的宽度等级运行设定立即生效2H09-23第四组陷波器深度等级0~99设置第四组陷波器的衰减等级运行设定立即生效0H09-24共振频率辨识结果-显示H09-02=3时,共振频率的辨识结果--0
-41-易用性操作指导1.8.2低频共振抑制1.8.2低频共振抑制电机端部工作台图1-17低频共振机械示意图若机械负载的端部长且重,急停时易发生端部振动,影响定位效果。这种振动的频率一般在Hz以内,相比于7.6.1小节的机械共振频率较低,因此称为低频共振。通过低频共振抑制功能可以有效降低此振动。开始低频共振抑制滤波参数自动更新H09-38H09-39位置偏差H0A-16?是H09-04=1?是分析共振频率输入低频共振抑制滤波参数H09-38H09-39结束否否图1-18低频共振抑制滤波器使用步骤
-42-1.8.2低频共振抑制易用性操作指导1设定低频共振位置偏差判断阈值H0A-16:当位置偏差大于H0A-16时,认为发生了低频共振;降低此参数则更容易检测出振动。2设置低频共振抑制模式H09-04:伺服驱动器提供2种低频共振抑制方法,优先使用自动设置:1).H09-04=1,自动设置低频共振抑制滤波器参数:此时,伺服驱动器自动检测低频共振的频率和幅值,并自动设置H09-38(低频共振频率)和H09-39(低频共振频率滤波设定)。2).H09-04=0,手动设置低频共振抑制滤波器参数:首先,使用汇川驱动调试平台的示波器功能采集电机处于定位状态位置偏差的波形,计算位置偏差波动频率,即为低频共振频率;然后,手动输入H09-38(低频共振频率),H09-39一般保持默认即可。3观察使用低频共振抑制滤波器后,位置偏差是否仍超过H0A-16:若是,重复步骤2)~3);若否,说明低频共振抑制取得效果。抑制后不抑制位置偏差时间t图1-19低频共振抑制效果图☆关联功能码:功能码名称设定范围单位功能设定方式生效时间出厂设定H09-04低频共振抑制模式.选择0-手动设置低频共振抑制滤波器的参数1-自动设置低频共振抑制滤波器的参数-设置低频共振抑制的模式运行设定立即生效0H09-38低频共振频率1.0~.0Hz设置低频共振抑制滤波器的频率运行设定立即生效.0H09-39低频共振频率滤波.设定0~10-设置低频共振抑制滤波器的宽度等级运行设定立即生效2H0A-16低频共振位置偏差判断阈值1~0P设置多少个脉冲以上的位置偏差视为低频共振运行设定立即生效5
-43-易用性操作指导1.8.3末端低频抑制1.8.3末端低频抑制1简介可以抑制电机负载末端的低频抖动,频率通常在50Hz以下。可以同时抑制两个频率的振动。适用场合:长臂、皮带2关联参数功能码定义默认值范围详解H09-44末端低频抑制1频率0.00~.0Hz设为振动频率开启抑制功能,设为0时关闭。H09-45末端低频抑制1响应1..01~10.00增大该值,可减小抑制带来的延迟,提高响应性。每次增10%,过大会引起振动。H09-47末端低频抑制1宽度1.~2.00增大该值可以扩展抑制的频率范围,用于负载运行中振动频率有变化的场合。减小可提高响应性,但低频振动抑制能力变差。每次改变10%,建议不低于.0.7。H09-49末端低频抑制2频率0.00~.0Hz设为振动频率开启抑制功能,设为0时关闭。H09-50末端低频抑制2响应1..01~10.00增大该值,可减小抑制带来的延迟,提高响应性。每次增10%,过大会引起振动。H09-52末端低频抑制2宽度1.~2.00增大该值可以扩展抑制的频率范围,用于负载运行中振动频率有变化的场合。减小可提高响应性,但低频振动抑制能力变差。每次改变10%,建议不低于.0.7。3波形对比抑制前抑制后
-44-1.9.1概述易用性操作指导1.9机械特性分析1.9.1概述机械特性分析测量伺服控制系统0~4KHz范围的频率响应,在正式运行前实施,用于判断机械共振点和系统带宽。易用性伺服支持机械特性、速度开环、速度闭环三种模式,低频段分析准确性得到提高,分析波形噪声更小,需要配合InoSErvoShop_V4.10.0.15以上版本后台使用。1.9.2操作说明1根据伺服选用后台易用性伺服:用.InoSevoShop_V4.10.0.15以上版本后台,操作方法见图1-20;非易用性伺服:对后台版本无限制,操作方法照旧。易用性机械特性界面非易用性机械特性界面图1-20新旧机械特性界面对比2易用性伺服操作说明打开后台-辅助功能-机械特性分析(易用性)否执行测试(三种模式可选)振动过大失真是减小电流激励电机动作范围超程是否结束波形噪声大否增大平滑系数是降低增益振动图1-21易用性伺服操作流程
-45-易用性操作指导1.9.2操作说明NOTE.◆1.为避免测试时振动过大,请将电流激励由5%逐步增大再测试,且选择机械特性测试模式更不容易发振。.◆2.电流激励过小时,Bode图将有一定失真。.◆3.执行测试时有振动,且减小电流激励无法解决,可能原因和措施:增益过高,请降低速度增益,或依据机械特性辨识的共振点设置陷波器;惯量设置过大,需设置正确的惯量;.◆4.设置陷波器后,机械特性测试模式下共振点波形不受影响,而速度闭环和速度开环模式会衰减。3波形实例图1-22波形实例1.10常见故障码处理故障码原因处理措施Er振动抑制不住,导致增益最低时依然发振先开启振动抑制功能来消除振动负载惯量波动大:1)一般由于运动曲线加减速不够快2)由于机械连接松动、机构有偏心1)请增大最大运行速度、减小加减速时间,对丝杆机构可缩短运行距离;2)需检查机械安装。ErH响应设置过高,而设置的惯量范围比较大(实际惯量比较小时),这时设置不匹配,从而导致振动。如果实际最大惯量不大时,可以设置H最大惯量为实际最大附近,这时应该可以提高很多响应,这时最小惯量H建议不改保持0。当然如果电机轴连接部分刚性很好可以设置为1倍或小于1倍左右,尽量不要设置过大,此值设置大很容易振动。实际惯量比较大时,响应设置过大也可能出现此问题如果实际最大惯量很大时,按照实际最大惯量设置H后,响应H无法提高则可以适当降低H来换取较大的响应等级而不报警,但这时定位效果可能有过冲,可视实际要求情况定。这时的H最小惯量建议保持默认值0。加减速时间太短,导致饱和严重从而失调报错对于饱和严重的情况,先把斜坡时间加长再提高增益机械安装不好,连接部分有松动严重,振动频率频繁变化针对机械松动可以检查机械连接部分是否可靠牢固,重新装配紧固好Er振动或者定位满足不了要求(一般出现在大惯量场合),增益最低时也满足不了手动调整增益NOTE.◆最小惯量H09-28是指和电机轴直接相连的刚性部分惯量。如果电机轴直接连接部分不重或者刚性不好,尽量保持H最小惯量为0