伺服系统的参数调整和性能指标试验
伺服控制器的参数优化方法总结

伺服控制器的参数优化方法总结伺服控制器是一种常用的控制设备,在许多机电系统中起着关键的作用。
为了使伺服控制器能够更好地适应不同的工作环境和要求,参数优化变得尤为重要。
本文将对伺服控制器的参数优化方法进行总结,以提供给读者一些参考。
首先,参数优化的目的是使伺服控制器的性能能够达到最佳状态。
在伺服控制器的工作中,有三个重要的参数需要优化,即增益、带宽和时间常数。
增益是指伺服控制器的输出信号与输入信号的比值。
通过调整增益可以改变伺服系统的响应速度和稳定性。
一般来说,增益越大,系统的响应速度就越快,但可能会导致系统的不稳定。
而增益越小,系统的响应速度就越慢,但可能会增加系统的稳定性。
因此,在优化参数过程中,需要找到一个合适的增益值,使得系统既能达到较快的响应速度,又能保持较好的稳定性。
带宽是指伺服系统能够跟随输入信号变化的频率范围。
通过增加带宽,可以提高伺服系统对输入信号的跟踪能力,使得系统的响应速度更快。
然而,过高的带宽可能会导致系统的不稳定。
因此,在参数优化过程中,需要找到一个合适的带宽值,使得系统能够在满足要求的响应速度的同时保持较好的稳定性。
时间常数是指伺服控制器对输入信号变化的响应速度。
通过降低时间常数,可以使伺服系统更加迅速地响应输入信号的变化。
然而,过低的时间常数可能会导致系统的不稳定。
因此,在参数优化过程中,需要找到一个合适的时间常数值,使得系统能够在满足要求的响应速度的同时保持较好的稳定性。
基于上述参数,在进行伺服控制器的参数优化时,一般可以采用以下几种方法:1. 经验法:经验法是一种常用的参数优化方法,通过工程师的经验和实际测试,找到合适的参数取值。
这种方法的优势是简单易行,但缺点是依赖于个人经验,可能无法找到最佳的参数取值。
2. 建模与仿真法:建模与仿真法是一种基于系统模型的参数优化方法。
通过建立伺服系统的数学模型,并进行仿真分析,可以得到系统响应速度、稳定性等性能指标。
然后,通过调整参数取值,优化模型的输出结果,从而得到最佳的参数取值。
伺服系统实验报告

南京理工大学伺服系统实验报告交流数字伺服系统位置控制器设计及调试一、实验目的:1、掌握交流数字伺服系统的结构和特性;2、掌握数字控制器的设计方法;3、掌握实际伺服系统位置控制器的设计及调试方法。
二、实验要求:通过实验方法了解交流数字伺服系统的特性,在此基础上自行设计数字位置控制器实现位置闭环控制,并通过调试不断修正控制器的结构和参数,使之能够匹配被控对象,满足系统的各项性能指标。
三、实验内容:1、运用运动控制原理及相关知识,针对实验系统特性设计并调试数字位置控制器;2、计算系统当前的各项性能指标,将此计算量与期望的性能指标进行比较,若不满足则继续进行位置控制器调试,直至全部达到要求。
四、实验步骤:1、在MATLAB中搭建被控对象的仿真模型,自行设计相应的位置控制器,进行仿真调试,积累控制器设计的基本经验和调试步骤,并初步确定位置控制器的结构和参数;2、在交流数字伺服系统实验软件的double MySm( )函数中编写数字位置控制器算法,编译通过后打开实时监控窗口,逐步进行实际系统的调试;3、分别选择输入信号为阶跃信号、斜坡信号和正弦信号进行实验,计算各输入信号下的各项性能指标并与实验指标要求比对,若未全部满足则不断修正控制器结构和参数,最终实现在相同的控制器下同时满足所有性能指标要求。
五、实验指标要求:A、阶跃信号输入:100mil 静差<0.5mil σ%<1~2mil2900mil 调节时间<3.5s 静差<0.5mil σ%<5mil 振荡1~1.5次B、斜坡信号输入:低速:0.01°~0.1°/s 无爬行现象高速:100°/s 静差<±2.5milC、正弦信号输入:周期6.28s 幅值1000mil 静差<±3.5mil六、实验报告内容:1、利用MATLAB软件仿真交流数字伺服系统(1)、仿真实验的交流数字伺服系统结构参见下图,其中速度伺服单元的传递函数为:113.49)13.49(58.2)(2++=s s s G(2)、控制器参数(3)、各输入信号下的系统响应曲线和误差曲线A 、阶跃信号输入:输入输出信号波形比较输出信号波形干扰信号B、斜坡信号输入:输入输出信号波形比较输出信号波形干扰信号C、正弦信号输入:输入输出信号波形比较输出信号波形干扰信号2、数字位置控制器算法程序及其控制参数;(1)算法程序:{float sum=0.0,control=0.0;float e0=0.0,e1=0.0;float kp,ki,kd;e0=Error[9999];e1=Error[9998];sum=sum+e0;control=kp*e0+ki*sum+kd*(e0-e1);return (control);}(2)控制参数参数Kp Ki Kd数值 1.79 0.6 0.8 A阶跃信号相关数据:稳态误差超调量调节时间1.1 1.3 0.25B斜坡信号相关数据:均方差:2.3C正弦信号相关数据:速度高速低速均方差 2.4 1.33、实验心得:七、思考题:对于伺服系统而言,实际系统所表征出来的特性与理想情况下的有何差异?试分析造成差异的原因。
伺服驱动器参数设置方法

伺服驱动器参数设置方法
伺服驱动器是现代自动化控制系统中的重要组成部分,其参数设置的合理与否直接影响到设备的运行效果和性能稳定性。
下面将介绍一种常见的伺服驱动器参数设置方法,希望对大家有所帮助。
首先,我们需要了解伺服驱动器的基本参数,包括电机型号、轴数、额定电流、额定转速等。
在进行参数设置之前,需要对这些基本参数有一个清晰的认识,这样才能更好地进行参数调整。
其次,根据实际的控制需求,对伺服驱动器的参数进行调整。
通常包括以下几个方面:
1. 速度环参数设置,包括速度环比例增益、速度环积分增益、速度环微分增益等。
这些参数的设置会直接影响到伺服电机的速度响应性能,需要根据实际情况进行合理调整。
2. 位置环参数设置,包括位置环比例增益、位置环积分增益、位置环微分增益等。
这些参数的设置会直接影响到伺服电机的位置精度和稳定性,需要根据实际控制要求进行调整。
3. 负载参数设置,包括负载惯量、负载摩擦力等。
这些参数的设置对于伺服电机的负载能力和动态性能有着重要影响,需要根据实际负载情况进行调整。
最后,进行参数调整后,需要进行系统的稳定性测试和性能验证。
通过对伺服驱动器进行负载试验、速度跟踪试验等,验证参数设置的效果是否符合实际控制要求,如果有需要,还可以进行进一步的参数微调。
总之,伺服驱动器参数设置是一个复杂而又关键的工作,需要结合实际情况进行合理调整,才能达到最佳的控制效果。
希望以上介绍对大家有所帮助,谢谢!
以上就是伺服驱动器参数设置方法的相关内容,希望对大家有所帮助。
伺服 调相 参数

伺服调相参数伺服调相参数指的是伺服系统中的调相功能,它是控制伺服电机转速和位置的重要参数之一。
调相参数的设置对于伺服系统的性能和稳定性具有重要影响。
本文将介绍伺服调相参数的基本概念和作用。
一、调相参数的基本概念伺服调相参数是指在伺服系统中用来调整电机输出信号与输入信号之间的相位差的参数。
伺服电机的输出信号是通过根据输入信号来控制电机转速和位置的。
调相参数的设置会影响电机的响应速度、稳定性和精度等性能指标。
常见的调相参数有比例增益、积分时间和微分时间等。
二、调相参数的作用1. 比例增益:比例增益是用来调整电机输出信号与输入信号之间的比例关系的参数。
比例增益越大,电机的响应速度越快,但容易产生振荡。
比例增益越小,电机的响应速度越慢,但稳定性较好。
合理设置比例增益可以使电机在快速响应的同时保持稳定。
2. 积分时间:积分时间是用来调整电机输出信号与输入信号之间积分关系的参数。
积分时间越长,电机的响应速度越慢,但稳定性较好。
积分时间越短,电机的响应速度越快,但容易产生超调和振荡。
合理设置积分时间可以使电机在稳定性和响应速度之间找到一个平衡点。
3. 微分时间:微分时间是用来调整电机输出信号与输入信号之间微分关系的参数。
微分时间越长,电机的响应速度越快,但容易产生振荡。
微分时间越短,电机的响应速度越慢,但稳定性较好。
合理设置微分时间可以使电机在快速响应和稳定性之间取得平衡。
三、调相参数的设置方法调相参数的设置需要根据具体的伺服系统和应用需求来确定。
一般来说,可以通过以下步骤来进行调相参数的设置:1. 首先,根据伺服系统的性能要求和应用需求,确定合适的比例增益范围、积分时间范围和微分时间范围。
2. 其次,根据实际情况,选择一个初始的调相参数值。
3. 然后,通过实验和观察伺服系统的响应情况,逐步调整调相参数的数值,直到达到满意的性能指标。
4. 最后,对调相参数进行稳定性测试和性能验证,确保伺服系统在各种工况下都能正常运行。
数控机床伺服参数调整方法

数控机床伺服参数调整方法数控机床是一种通过控制系统控制的机床,它的精度和稳定性取决于伺服系统的参数调整。
伺服系统是控制电机转速和位置的关键部件,正确调整伺服系统的参数可以提高机床的加工精度和生产效率。
本文将介绍一种数控机床伺服参数调整方法。
一、伺服系统的参数数控机床的伺服系统有许多参数,常见的有比例增益、积分时间、微分时间和滤波时间等。
比例增益决定了伺服系统的响应速度和稳定性,积分时间和微分时间分别控制了伺服系统的积分和微分作用,滤波时间用于减小伺服系统的噪声。
不同的机床对参数的要求可能不同,因此需要根据具体机床的要求进行调整。
二、参数调整方法1. 比例增益的调整比例增益是伺服系统的一个重要参数,它决定了伺服系统的响应速度和稳定性。
一般来说,较大的比例增益可以提高系统的动态性能,但过大的比例增益会导致系统震荡和不稳定。
调整比例增益需要在性能和稳定性之间取得平衡。
具体的调整方法如下:(1)增加比例增益,观察系统的响应速度和稳定性,如果出现震荡现象或者系统变得不稳定,说明比例增益过大,需要适当降低。
2. 积分时间的调整(1)增加积分时间,观察系统的稳态误差,如果稳态误差减小,但超调量增大,说明积分时间过大,需要适当减小。
(1)增加滤波时间,观察系统的响应速度和抖动情况,如果系统的响应速度变慢,说明滤波时间过大,需要适当减小。
三、结论通过调整伺服系统的参数,可以有效提高数控机床的加工精度和生产效率。
在进行参数调整时,需要在性能和稳定性之间取得平衡,根据具体机床的要求进行调整。
调整伺服系统参数需要进行逐步试验,观察系统的响应速度和稳定性,在实际加工中进行实验验证,以获得最佳的参数设置。
现在伺服系统实验报告

数字交流伺服系统实验报告姓名:学号:指导老师:学院:数字交流伺服系统实验报告一、实验目的通过实验深入理解伺服系统的系统结构及工作原理,掌握伺服系统的位置控制器设计与系统调试方法。
二、实验内容及结果1. 对系统进行理论分析伺服系统又称随动系统,是用于精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。
随着工业应用要求的进一步提高,使得位置伺服系统不仅要有很高的定位精度,无超调的定位过程,而且还要保证有尽可能快的动态响应。
目前,应用于数控机床的伺服定位系统中,位置指令通常由上位控制器经固定的算法提供给伺服系统。
由于伺服系统在对指令的响应过程中存在加速和减速的过程,为了避免加速过程中的失步,以及减速过程中的位置超调现象,通常采用一定的速度控制算法。
在实际应用中位置环通常设计成比例控制环节,通过调节比例增益,可以保证系统对位置响应的无超调,但这样会降低系统的动态响应速度。
另外,为了使伺服系统获得高的定位精度,通常要求上位控制器对给定位置和实际位置进行误差的累计,并且要求以一定的控制算法进行补偿,因此,单纯对位置环采用比例调节不仅不能获得理想的响应速度,而且会增加上位控制器的算法复杂度。
另外一种方法是把位置环设计成比例积分环节,通过对位置误差的积分来保证系统的定位精度,这使上位控制器免除了对位置误差的累计,降低了控制复杂度。
但这和采用比例调节的位置控制器一样,在位置响应无超调的同时,降低了系统的动态响应性能。
为了满足高性能伺服定位系统的要求,通常可以采用前馈控制对系统干扰进行抑止,增强控制系统的鲁棒性。
伺服电机控制系统采用了PID和前馈的混合控制,对干扰噪声起到了较好的抑制作用;另外,在输出要求直接跟踪输入信号的应用场合中,系统的闭环调节通常造成跟踪的延迟,这时也可以采用前馈控制来加快系统的跟踪速度。
对于位置信号前馈,可以分为速度前馈和加速度前馈两种,采用速度前馈可以通过开环控制特性来加快伺服系统的速度响应,并且当加大速度前馈增益时,可以减少位置环对位置误差的累积,从而加快位置误差的补偿速度。
伺服系统的参数设定与调整方法

伺服系统的参数设定与调整方法伺服系统是一种常见的控制系统,广泛应用于各种机械设备中。
准确的参数设定和调整对于伺服系统的性能和稳定性至关重要。
本文将介绍伺服系统参数设定和调整的方法。
一、伺服系统参数设定方法伺服系统的参数设定是指根据实际需求,确定控制系统中的参数数值。
常见的参数包括比例增益、积分时间和微分时间等。
以下是一些常用的伺服系统参数设定的方法:1. 衰减法:通过衰减法可以较为准确地估计参数。
首先将伺服系统给予一个较大的幅值输入信号,观察输出信号的衰减情况。
通过分析衰减的速度和振荡周期等参数,可以确定系统的阻尼比和固有频率,从而设定PID控制器的参数。
2. 格里德法:格里德法是一种基于试错原理的参数设定方法。
系统首先设定一个较小的比例增益值,然后逐渐增大这个值,观察系统的响应。
如果系统出现振荡,则减小比例增益值;如果系统响应较慢,则增大比例增益值。
通过不断试错和调整,最终确定合适的比例增益。
3. 找根法:找根法是一种通过根轨迹的方法来确定参数的设定值。
通过分析系统的特征方程,可以画出系统的根轨迹。
根轨迹的形状和分布可以反映系统的稳定性和灵敏性。
根据根轨迹的情况,可以调整PID控制器的参数。
二、伺服系统参数调整方法伺服系统参数调整是指根据实际的运行效果和性能要求,微调参数的数值。
以下是几种常用的伺服系统参数调整的方法:1. 自适应控制:自适应控制是指根据系统的实时响应和状态,自动调整参数的数值。
自适应控制可以根据实际需求动态地修改参数,以提高系统的性能和稳定性。
2. 批量调整法:批量调整法是指通过实验和试验,对整个参数集进行调整。
可以通过设定不同的比例增益、积分时间和微分时间等参数来进行实验,观察系统的响应和性能指标,最终找到最佳的参数组合。
3. 样本跟踪法:样本跟踪法是指通过跟踪样本轨迹来调整参数。
首先设定一个样本轨迹,然后通过观察系统对样本轨迹的响应,逐渐调整参数,直到系统响应与样本轨迹一致。
气动伺服系统的性能分析与优化

气动伺服系统的性能分析与优化气动伺服系统是一种通过压缩空气驱动实现高精度、高可靠性的运动控制系统。
采用气动伺服系统可以实现快速、精准的位置和速度控制。
然而,在应用气动伺服系统时,不同控制系统的性能却存在明显差异。
因此,进行气动伺服系统的性能分析与优化,极为重要。
一、气动伺服系统性能分析1.响应速度和位置精度在气动伺服系统中,响应速度和位置精度是重要的性能指标。
响应速度是指从发出控制信号到执行控制指令所需的时间。
在气动伺服系统中,响应速度受到压缩空气流量、气压和工作负载等因素的影响。
较高的气压和较大的流量可以提高响应速度,但也会造成能耗增加和噪声增大等问题。
位置精度是指气动伺服系统控制运动位置的精度。
位置精度受到工作负载和测量设备的精度等因素的影响。
2.瞬时转矩和静态刚度在气动伺服系统中,瞬时转矩是指在运动过程中,系统能够承载的瞬时最大转矩值,通常与系统气压和工作负载有关。
静态刚度是指系统在空载状态下的反弹位移,即当传感器输出为零时,输出位置的误差。
瞬时转矩和静态刚度是气动伺服系统的基本特性,对于运动控制性能具有重要的影响。
3.系统稳定性和可靠性气动伺服系统的稳定性和可靠性也是十分重要的性能指标。
系统的稳定性指系统在受到外界干扰时,能够保持稳定运行的能力。
而系统的可靠性则指系统运行时的故障率和维护成本等。
气动伺服系统的稳定性和可靠性对于系统的长期运行和性能发挥具有决定性作用。
二、气动伺服系统性能优化1.改善响应速度和位置精度为改善气动伺服系统的响应速度和位置精度,可以优化系统的压缩空气供应,采用高效节能的压缩空气处理设备和传感器设备。
此外,合理的系统设计和构造,可以优化气动伺服系统的空气通路和工作负载布局,提高系统的响应速度和位置精度。
2.提高瞬时转矩和静态刚度提高气动伺服系统的瞬时转矩和静态刚度,可以采用高压气源、高刚度材料、优化气路布局和传感器布置等方式。
同时,选择适当的气动伺服系统及传感器设备,也能有效提高系统的瞬时转矩和静态刚度。
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伺服系统的参数调整和性能指标试验1 伺服系统的参数调整理论基础伺服系统包括三个反馈回路(位置回路、速度回路以及电流回路)。
最内环回路的反应速度最快,中间环节的反应速度必须高于最外环。
假使未遵守此原则,将会造成震动或反应不良。
伺服驱动器的设计可确保电流回路具备良好的反应效能。
用户只需调整位置回路与速度回路增益。
伺服系统方块图包括位置、速度以及电流回路,如图1所示。
图1 伺服系统方块图一般而言,位置回路的反应不能高于速度回路的反应。
因此,若要增加位置回路的增益,必须先增加速度回路增益。
如果只增加位置回路的增益,震动将会造成速度指令及定位时间增加,而非减少。
如果位置回路反应比速度回路反应还快,由于速度回路反应较慢,位置回路输出的速度指令无法跟上位置回路。
因此就无法达到平滑的线性加速或减速,而且,位置回路会继续累计偏差,增加速度指令。
这样,电机速度会超过,位置回路会尝试减少速度指令输出量。
但是,速度回路反应会变得很差,电机将赶不上速度指令。
速度指令会如图2振动。
要是发生这种情形,就必须减少位置回路增益或增加速度回路增益,以防速度指令振动。
图2 速度指令位置回路增益不可超过机械系统的自然频率,否则会产生较大的振荡。
例如,机械系统若是连接机器人,由于机器的机械构造采用减低波动的齿轮,而机械系统的自然频率为10~20Hz,因此其刚性很低。
此时可将位置回路增益设定为10至20(1/s)。
如果机械构造系统是晶片安装机、IC黏合机或高精度工具机械,系统的自然频率为70Hz以上。
因此,可将位置回路增益设定为70(1/s)或更高。
需要很快的反应时,不只是要确保采用的伺服系统(控制器、伺服驱动器、电机以及编码器)的反应,而且也必须确保机械系统具备高刚性。
1.1交流伺服系统相关参数的设定速度回路增益主要用以决定速度回路的反应速度。
在机械系统不震动的前提下,参数设定的值愈大,反应速度就会增加。
如果负载惯量比设定的正确,速度回路增益的值就可以达到预想数值。
负载惯量比设定为以下的值。
负载惯量比设定值=电机轴转换负载惯性(J L )/伺服电机转子惯性(J M )*100(%)速度回路积分时间参数:速度回路具有积分元件,可以反应细微的输入。
此积分元件会延迟伺服系统的作业,因此,时间参数增加时,反应时间愈慢,所需的定位设定时间就愈长。
负载惯性很大,或者机械系统很可能出现震动时,回路积分时间参数必须足够大;否则机械系统将会震动。
以下就是参考标准。
vi K T **≥π5.013.2 Ti:积分时间参数[s]Kv :速度回路增益(从上述计算)[HZ] 转矩指令滤波时间参数:机械系统在某些情况下可能会出现转矩共振现象,产生尖锐声调的振动噪音。
增加转矩指令过滤时间参数可停止此振动。
但是此参数与积分时间参数一样,都会对系统造成延迟现象。
因此,不可将此参数的值设得太大。
位置回路增益:伺服系统的反应由位置回路增益决定。
位置回路增益设定为较高的值时,反应速度会增加,缩短定位所需时间。
若是要将位置回路增益设定为高值,机械系统的刚性与自然频率也必须很高。
系统各参数之间总是相互制约的,如果只有位置回路增益增加,位置回路输出的指令可能会变得不稳定,以致整个伺服系统的反应可能会变得不稳定。
通常可参照下列步骤对系统进行调整:a )将位置环增益即先设在较低值,然后在不产生异常响声和振动的前提下,逐渐增加速度环的增益至最大值。
b )逐渐降低速度环增益值,同时加大位置环增益。
在整个响应无超调、无振动的前提下,将位置环增益设至最大。
c )速度环积分时间常数取决于定位时间的长短,在机械系统不振动的前提下,尽量减小此值。
d )随后对位置环增益、速度环增益及积分时间常数进行微调,找到最佳值。
实际上现在数字伺服控制系统都实现了自动调整相关参数,但是在机器调试阶段中参考以上方法对系统的调试还是有一定的帮助。
1.2 电流控制器增益的整定为了提高伺服系统的抗干扰性能,通常要在速度环内加入电流反馈内环。
数字电流环一般包括A/D 转换、坐标变换、电流调节器和PWM 发生器几个部分。
实际电机电流变化较快,数字电流环因其离散性而存在固有的时间滞后,因此,作为内环的电流环应具有较小的采样周期才能获得好的电流调节性能。
而电流控制器的比例增益则是其中一个重要参数。
电流控制器参数的确定,必须考虑以下因素:(1)由于电流控制存在相位延迟,因此,当输入三相正弦电流指令时,三相输出电流在相位上将产生一定的滞后,同时在幅值上也会有所下降,由于这两个原因,一方面破坏了电流矢量的解耦条件、另一方面降低了输出转矩。
为了克服这种影响,在对电流相位进行补偿的同时需要增大电流环的增益。
(2)由于电流检测器件的漂移误差会引起转速的波动,若提高电流控制器的增益,必然会放大漂移误差,对转速的控制精度产生不利的影响,故不能过大提高电流控制器的增益。
(3)为了保持电流环的稳定性,也不宜过于增加电流控制器的增益。
(4)电流环增益过大还会产生较大约转矩脉动和磁场噪音。
电流调节器的增益应满足下列条件:上式中,PWM K 为PWM 逆变器放大系数,PWM T 为PWM 逆变器开关的延时时间,cf T 为电流反馈滤波时间常数,cf K 为电流反馈增益,a T 为电气时间常数。
在交流伺服系统中,电流环的控制是影响交流伺服系统控制性能的关键。
一般都要求电流环的控制有良好的快速性,并且输出电流纹波小,然而由于采用PWM 控制方式时,为防止上、下桥臂直通短路而加入的导通延时将妨碍提高电流控制精度,且纹波电流大小取决于载波频率的上限,因此,采用高性能的电流检测器和提高PWM 载波频率可作为提高电流控制环响应速度及提高闭环增益的有效措施。
但通常的交流伺服驱动产品中,电流环节相关参数在出厂时都设置好,避免用户自行调节。
典型的交流伺服系统电流控制环的频率特性如图3所示(采用GTR )。
a cf PWM cf PWM a cfPWM a PC K K K T T T T T T K ]1))(111[(-++++<图3 电流控制环频率特性1.3 交流伺服系统速度控制特性及整定速度控制是交流伺服系统中极为重要的一个环节,其控制性能是伺服性能的一个重要组成部分。
从广义上讲,速度伺服控制应具有高精度、快响应的特性具体而言,反映为小的速度脉功率、快的频率响应、宽的调速范围等性能指标。
一般应采用高分辨率、快响应且纹波小的速度检测器,采用高性能电流检测器和较高开关频率的大功率电力电子器件。
其性能指标主要有三点:(1)频率响应为300Hz以上;(2)速度控制范围为1:1000以上;(3)转速不均匀度小于6%。
高精度的交流伺服系统—般都要求高性能的电流控制,即提高电流控制响应速度和改善电流波形,以得到高精度的转矩控制性能。
因此,一方面需要减小三相永磁同步伺服电动机速度反电势的正弦波形畸变以改善电动机空间磁场的分布;另一方由要减小电流检测的漂移误差,并适当对该误差加以补偿。
同时,采用高开关频率的功率器件(如IGBT),提高电流的控制精度,减少引起转矩脉动的低次谐波电流分量,降低转速脉动。
转速反馈对转速脉动产生影响的两个因素,是转速采样时间引起的检测滞后和转速检测的分辨率。
其中若转速检测时间引起的滞后过大会恶化驱动系统的动态性能,易使伺服驱动系统在由高速切换到低速运行时产生振荡现象。
而转速检测的灵敏度对伺服驱动系统在稳态运行的平稳性有着至关重要的作用。
如果增大速度控制器比例增益,则能降低转速脉动的变化量,提高伺服驱动系统的硬度,保证系统稳态及瞬态运行时的性能。
但是在实际系统中,速度控制器比例增益不能过大,否则将引起整个伺服驱动系统振荡。
因此,当负载对象的转动惯量与电动机的转动惯量之比增大以及负载的摩擦转矩增大时,宜增大比例增益和积分增益,即增大积分时间常数。
以满足稳定性的要求。
而当负载对象的转功惯量与电动机的转动惯量之比减小以及负载的摩擦转矩减小时宜减小积分时间常数和比例增益,保证低速运行时的速度控制精度。
1.4 交流伺服系统位置控制特性及整定作为进给驱动用的交流伺服系统,在性能上有两方面的要求:一方面要有稳定平滑的瞬态响应;另一方面稳态位置跟踪误差和动态位置跟踪误差要小,以获得高精度的位置控制性能。
交流伺服系统位置控制的主要性能指标:(1)位置环增益,位置环增益是交流伺服系统的基本指标之一,它与伺服电机以及机械负载有着密切的联系。
通常伺服系统的位置环增益越高,位置跟踪误差愈小,但在输入进给速度突变时,其输出变化剧烈,机械负载要承受较大的冲击。
因此,必须设置自动升降速软件处理或用编程措施来缓冲这种变化。
当伺服系统位置环增益相对较小时,调整起来比较方便,因为位置环增益小,侗服系统容易稳定,对大负载对象,调整要简单些。
同时,低位置环增益的伺服系统频带较窄,对噪音不敏感。
因此,作为伺服进给用时,位置的微观变化小,但低位置环增益的伺服系统位置跟踪误差较大,进行轮廓加工时,会在轨迹上形成加工误差。
(2)动态位置跟踪误差。
位置伺服系统的稳态位置跟踪误差可表示为稳态速度跟踪误差的形式:p K /νε=由上可知,提高位置环增益和截止频率是减少位置伺服系统位置跟踪误差的重要手段。
典型情况下,交流位置伺服系统的位置环增益Kp 在5~150之间,截止频率为20~50Hz 范围。
2 系统动态性能测试实验在PC机下完成,配合上位软件为平台,以伺服测试软件作为实验波形测量的主要工具。
实验过程如下:位置控制模式下伺服调整的一般步骤:(1)调整位置环增益到一个恰当的值。
(2)逐渐增加速度环增益至机器不产生异常响声或震动。
(3)逐渐增加位置环增益至机器不产生振动。
(4)根据定位完成时间降低速度环积分时间常数。
2.1 阶跃响应部分(系统的响应性能)2.1.1 阶跃给定信号的产生(让机器Y轴走直线)速度倍率100%(这时电机实际速度约1250rpm)MF速度设为200mm/sec,ML速度设为100mm/sec加速度设为1000mm/sec2设定采样时间为2000msPulse Reference Speed:Max 1500,Min –1500Feedback Speed: Max 1500,Min -15002.1.2 测量数据及分析1、参考标准情况下的波形图位置环增益130(1/s) 速度环增益227Hz 速度环积分时间10ms该参数是在自动增益调整情况下获得的,较为合适。
在本文中该曲线被用来作为其他曲线好坏的参考依据。
曲线中电机速度紧跟位置指令,无速度超调,且定位时间极短。
2、速度环积分过低的情况位置环增益130(1/s) 速度环增益227Hz 速度环积分时间4ms伺服控制器的速度回路必须具有快速的反应性。
图中速度曲线出现了波动,表明由于速度回路积分时间太短,破坏了速度回路的稳定性,造成伺服电机速度的波动,运行极不平稳。