数控机床三维空间误差补偿技术的应用

伺服驱动器对伺服电机的主要控制方式?

伺服驱动器对伺服电机的主要控制方式为:位置控制、速度控和转矩控制。

位置控制方式的特点:

是驱动器对电机的转速、转角和转矩均于控制,上位机对驱动器发脉冲串进行转速与转角的控制,输入的脉冲频率控制电机的转速,输入的脉冲个数控制电机旋转的角度。脉冲频率f与电机转速n(rpm)、脉冲个数P与电机旋转角度ß的关系参见下式:

速度控制方式的特点:

是驱动器仅对电机的转速和转矩进行控制,电机的转角由CNC取驱动器反馈的A、B、Z编码器信号进行控制,CNC对驱动器发出的是模拟量(电压)信号,范围为+10V~-10V,正电压控制电机正转,负电压控制电机反转,电压值的大小决定电机的转数。

转矩控制方式的特点:

是驱动器仅对电机的转矩进行控制,电机输出的转矩不在随负载变,只听从于输入的转矩命令,上位机对驱动器发出的是模拟量(电压)信号,范围为+10V~-10V,正电压控制电机正转,负电压控制电机反转,电压值的大小决定电机输出的转矩。电机的转速与转角由上位机控制。

什么是电子齿轮比?

脉冲当量:

数控装置每变化一个最小数字单位时,要求相应的机械装置有一个设定的长度或角度的相应变化,称为脉冲当量。

当机械装置的传动比不能满足数控装置脉冲当量的要求时,用电子齿轮比,来配合数控装置与机械传动比之间的关系,满足数控装置所需要的脉冲当量。它起到了一个输入与输出变比的作用。电子齿轮比仅在位置控制中起作用。

电子齿轮比数值设置过大,会降低伺服电机的运行状态

伺服驱动器速度环、位置环参数调整的原则是什么?

伺服电机使用效果如何,除了与电机和驱动器的性能有关外,驱动器参数的调整也是一个十分关键的因素。

伺服驱动器主要的性能参数调整有三个:速度环比例增益、速度环积分时间常数、位置环比例增益。

速度环比例增益、积分时间常数仅对电机在运行时(有速度)起作用。速度环比例增益的大小,影响电机速度的响应快慢,速度环积分时间常数的大小,影响电机稳态速度误差的大小及速度环系统的稳定性。当伺服电机带上实际负荷时,由于实际负载转矩和负载惯量与缺省参数值设置时并不相符,速度环的带宽会变窄,如果此时的速度环带宽满足需求,没有发生电机速度爬行或振荡等现象,可以不调整速度环的比例增益及积分时间常数。如果实际负荷使电机工作不稳定,发生爬行或振荡现象,或者现有的速度环带宽不理想,则需要对速度环的比例增益、积分时间常数进行调整。

速度环参数调整的原则:是保证速度环系统稳定(不振荡)的前提下,允许超调并只有一个超调量不大的波头,使速度环响应最快,并且系统稳定工作。

速度环积分时间常数调整的原则:为了保证系统稳定的工作,应该调整速度环积分时间常数。调整的原则是,负载惯量折算到电机轴上的值与电机转子惯量的倍数越大,速度环积分时间常数的值应增加越大。

速度环积分时间常数的倒数为积分增益。速度环积分时间常数增大,将导至速度环响应变慢。增大速度环比例增益,可在保证系统稳定的前提下,达到较快的响应速度。

速度环积分时间常数的提高,需相应的提高速度环比例增益,以提高速度环的响应时间。这二个参数的调整,是一个反复的过程,需要对负载准确的认识与经验。

速度环比例增益提高的上限是,系统临界振荡点以下。简单的方法是,提高速度环的比例增益,直至系统发生振荡,然后再降低一点速度环的比例增益,即为刚度较好速度环比例增益。

综上,在系统能稳定工作的前提下,较大的速度环比例增益和较小的速度环时间常数,可以获得较好的速度响应。较大的速度环比例增益和过小的速度环时间常数,较容量发生系统振荡,工作不稳定;较小的速度环比例增益和过大的速度环时间常数,电机速度响应低,电机运行易出现爬行状态。

位置环比例增益仅在驱动器工作在位置方式时有效。当伺服电机停止运行时,增加位置环比例增益,能提高伺服电机的锁定刚度。当伺服电机在位置环下运行时,增大与减小位置环比例增益时,位置滞后量将随之变化。

位置环比例增益调整的原则是:在保证位置环系统稳定工作,位置不超差(过冲)的前提下,增大位置环比例增益,以减小位置滞后量。简单的方法是,提高位置环的比例增益,

直至系统发生位置超差(过冲),然后再降低一点位置环的比例增益,即为刚度较好位置环比例增益。

速度环比例增益和积分时间常数采用缺省值可以满足需要时,调整位置环比例增益,可以减小位置滞后量,提高位置跟随特性。建议调整位置环比例增益。

多轴同时进行插补运算时,各轴的位置比例增益值应调整为一样。

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