ABB外轴参数调整手册

1、外轴参数调整一、 abb 机器人对外轴的控制参数的调整的基本步骤完成外轴的硬件安装，如电机的安装，smb盒的安装等；向机器人控制器内加载外轴的临时参数文件；对加载的临时参数进行修改和配置，保证机器人此时能够控制电机的转动；如果客户需要对电机有额外的设置， 如抱匝、使能和里控制等，需要额外的配置和设置；等所有的参数设置都完成后开始电机参数的调整。二、配置外轴参数2.1加载参数2.1.1在示教器上点击 controlpanel 进入 configuration选项，选择 file，load parameters 加载通用的参数文件：2.1.2选择： load parameters if no du

2、plicates然后选择如下路径加载参数：mediapoolrobotware_5.xx.xxxxutilityadditionalaxisdm1general，然后选择相应的文件加载；2.1.3重启系统。2.2配置参数2.2.1在 motion 中选择 mechanical unit 并且定义如下参数 namestandby state: yes/noactivate at start updeactivation forbiddenuse single 12.2.2在 motion 中选择 single 定义 single ；namesingle2.2.3在 motion 中选择 sing

3、le type 定义外轴的种类；有以下几种选项可以选择：track;free_rot; ext_pos; tool_rot;2.2.4在 motion 中选择 joints ，为外轴指定外轴的序号；如：第 10 个轴对应与 robtarget中的 eax_d2.2.5在 motion 中选择 arm, 定义外轴的运动范围；upper joint bound;lower joint bound;2.2.6在 motion 中选择 accelerariondata, 定义外轴加速和减速运动参数；nominal acceleration；nominal deceleation ；2.2.7在 mot

4、ion 中选择 transmission , 定义外轴与传动比相关的参数；（这些参数与减速机相关）transmission gear ratio；rotating movetransmission high geartransmission low gear2.2.8在 motion 中选择 motor type ，定义下面的参数；（这些参数有电机供应厂商提供）pole pariske phase to phase (vs/rad)max current (a)phase resistance （ohm）phase inductance （h）2.2.9在 motion 中选择 motor c

5、alibration，定义下面的参数；calibration offset；通过 fine calibration获得；commutator offset ：电机供应商提供；2.2.10在 motion 中选择 stress duty cycle ，定义最大扭矩和最快转速；torque absolute max;speed absolute max;note： 如果 torque absolute max 太大会造成配置错误，因此通常定义如下：torque absolute max < 1.732 × ke phase to phase × max current;通

6、过计算出的值适当的减小（510）；2.2.11重启系统；三、参数调整3.1. 检测电机的连接正确性这段主要讲述应用abb标准的程序 commutation 来验证电机参数是否配置合理，主要验证以下几项功能：寻找同步永磁电机的commutation 的值；检查电机的相序是否正确；检查电机的电机对是否设置正确；检查 resolver 的连接是否良好。3.1.1 在 motion 中选择 drive system, 将 current_vector_on 设置为 true，然后重新启动系统，并且运行程序commutation；debug call service routine commutatio

7、n 。3.1.2检查电机的相序连接是否正确； 通过示校器控制电机的相正方向旋转，从安装杆看相电机，如果旋转方想为顺时针方向，则电机的相序连接正确，如下图所示：如果电机旋转方向不正确，则可以通过改变接线方式来纠正：如将rst改为 srt，rts，tsr等。3.1.3检测电机的电极对，单步执行commutaion程序，则每执行一步电机会旋转1/16 圈。3.1.4检测 resolver 的连接，单步执行commutation 程序，如果resolver 连接正确，电机转动的角度会增加。3.2. 调整 commutaion的值需要准备一个 24v 的直流电源和继电器。abb的标准电机的commuta

8、tion offset值都为1.5708 。禁止电机（deactivate the motor）;关闭controller；将电机的电源线拔开；将电机和齿轮箱分离（主要是为了防止电机受齿轮箱摩擦力的干扰）；在电机的松匝信号两端接上开关信号， 保证随时可以使电机松匝；先将电机松匝，将另一组24v 的电源的正极接到s 级（v 级），将 0v 接到 t 级（ w级）。注意：不要直接将电源的正负级接到线圈上去， 需要 24v和 0v 之间串连一个继电器的线圈，以保证不烧毁电源。接上电源后，断开电源，此时电机已经回到正确的 commutation位置，如果在接上电源，电机应该不会再转动。将电机的松匝信号

9、解开，电机抱匝；将电机再次连接到机器人控制器上， 重新启动系统， 不要转动任何机械部件；打 开testsignalviewer ， mechanicalunit选 择resolver_angle ，观看 resolver_angle的值，将正确的值输入 commutation offset中。3.3. 按照下图设置 test signal viewer3.4.设置： speed 和 torque_ref注意：具体的 test signal viewer操作参看手册 abbtest signal viewer1.3.pdf；3.5. 初步调整 kv，kp，ti ；3.4.1调整 kv（方法一）将

10、 lag control master 0中的参数 ffw mode 设置为 no；将 kp 设置为 5（记录 kp 的初始值）；将 ti 设置为 10（记录ti 的初始值），重启系统让新的参数生效；按照下列程序逐步增加kv 的值，增幅为10，观看testsignal viewer中的 torque_ref信号，当电机出现不稳定，即电机有明显的振动和声音，停止运行程序。module kv_tuneproc main()var num i;var num per_kv;var num kv;tunereset;for i from 0 to 40 doper_kv:=100+10*i;kv:=1

11、*per_kv/100;tperase;tpwrite "per_kv = "num:=per_kv;tpwrite "kv = "num:=kv;tuneservo stn1,1,100type:=tune_kp; tuneservo stn1,1,100type:=tune_ti; tuneservo stn1,1,per_kvtype:=tune_kv; movej p1,v1000,z50,tool0; movej p2,v500,z50,tool0;movej p1,v1000,z50,tool0;waittime 1;endforendpro

12、cendmodule通过 test signalviewer 可以十分清楚的看见电机的不稳定的状况：记录此时的 kv 的值，将 kv/2 的值输入到系统参数中， 重新启动系统。调整 kv 方法二：采用 abb提供的标准的外轴调整软件，tune master进行参数调整，如下图所示，当电机的速度出现明显的抖动，然后将此kv 值除以 2kv 值越大变位机的速度响应越快，但是过快容易造成电机的不稳定和抖动，通常 kv=0.61.5 之间。3.4.2调整 kp（方法一）保持刚调整玩的kv 值不变，将 kp 值改回到原来的初始值， 依然保证 ti 为 10；按 10的比例逐步增加 kp 的值，观察 te

13、st signal viewer中的 torque_ref信号，直到见到test signal viewer中的overshot 现象为止；module kp_tuneproc main()var num i;var num per_kp;var num kp;tunereset;for i from 0 to 20 doper_kp:=100+10*i;kp:=5*per_kp/100;tperase;tpwrite "per_kp = "num:=per_kp;tpwrite "kp = "num:=kp;tuneservo stn1,1,100ty

14、pe:=tune_kv; tuneservo stn1,1,100type:=tune_ti; tuneservo stn1,1,per_kptype:=tune_kp; movej p1,v1000,z50,tool0; movej p2,v500,z50,tool0;movej p1,v1000,z50,tool0;waittime 1;endforendprocendmodule将 kp 减 1，即 kpkp1，将所得的值输入到系统中，重启系统；调整 kp（方法二）采用 abb提供的标准的外轴调整软件，tune master进行参数调整，如下图所示：保证绿线尽量的接近红线，但是不要出现过

15、冲现象，如果没有出现明显的过冲现象，则参看力矩曲线（蓝线所示） ，如果蓝线出现明显的振荡曲线，则表示此时参数已经合适。上诉两种方法区别：第一种方法采用精度高，调试效率低；第二种方法，精度低，调试效率高。通常情况下 kp 值越大，电机的定位精度越高，但是过大时容易造成电机的振动，对电机损伤大，对于大负载的变位机，通常 kp 为 20 左右，对于小负载的变位机， kp 通常为 35 左右，具体调整大小视情况而定。3.4.3调整 ti （方法一）保持刚调整完毕的kv 和kp 值不变，将ti设置为1；将ti的值按10的步长递减，观察test signal viewer的torqueref ，直到见到

16、overshot为止。module ti_tuneproc main()var num i;var num per_ti;var num ti;tunereset;for i from 0 to 10 doper_ti:=100-10*i;ti:=1*per_ti/100;tperase;tpwrite "per_ti = "num:=per_ti;tpwrite "ti = "num:=ti;tuneservo stn1,1,200type:=tune_kv;tuneservo stn1,1,250type:=tune_kp;tuneservo stn

17、1,1,per_titype:=tune_ti;movej p1,v1000,z50,tool0;movej p2,v500,z50,tool0;movej p1,v1000,z50,tool0;waittime 1;endforendprocendmodule记录此时的 ti 值，将 ti 值增加 510，即 ti ti（15），将此值输入到系统中，重新启动系统；调整 ti 方法二：ti 值通常为越小变位机速度响应越快，但是越小越容易造成电机抖动， ti 通常为 0.1.3.6. 设置 inertia（specifying the inertial）当变位机上的负载过大时或者偏心比较严重时，

18、需要调整变位机的惯量，这样可以保证变位机的稳定性和精度，如下图所示，采用tune master 调整变位机的惯量：3.7. 调整 bandwidth （tuning bandwidth ）3.8.tuning of resonance frequency3.9.调整 acceleration和 decelerationacceleration和 deceleration两个参数都是属于 motion中的 acceleration data运用 tsv（test signal viewer ）去监控正负 torque_limit 和 torque_ref 的值，然后以 0.5 的步长增加 acc

19、eleration 的值，在 tsv中观察 torque_ref 是否向 torque_limit 靠近，当值增加到一定程度后 torque_ref 已经非常接近 torque_limit （即如果再增加acceleration的值就会导致torque_ref和torque_limit进行交叉），记录此时的acceleration的值，然后将其减少10%，将此值作为标准的acceleration的值。注意 deceleration和 acceleration的方法一样，不同之处在于 acceleration 是让 torque_ref 向 positive torque_limit靠 近 ，

20、而deceleration是 让torque_ref向negativetorque_limit靠近 .如下图所示：正确的 acc 参数：acc 的值太高：acc 的值太低：3.10.最终调整 kp、kv 和 ti如果在装上夹具和工件后，发现变位机的参数并不完全合适，因此需要根据实际情况重新调整变位机的kp，kv 和 ti 参数，以保证变位机运动的稳定性，调试方法和上述相同。具体调试步骤见： tune master 帮助说明手册。附件 1：abb机器人对外轴电机的控制方式：abb机器人控制柜分为高压控制柜和低压控制柜：低压控制柜主要控制：irb140， irb1410， irb1600，irb2

21、400，irb4400 等小型号的机器人；高压控制柜主要控制： irb4600，irb6640，irb7600，irb6620 等大型号的机器人；高压控制柜和低压控制柜的主要区别在于： 低压控制柜外轴驱动器输出的电压等级为 198430v之间，额定输出为 234v；高压控制柜外轴驱动的电压等级为： 377790v之间，额定输出为 400v。因此对于 abb的标准变位机，如 mtc，irbp r， irbp k 等变位机他们采用的电机都是 200v 电压等级的，因此他们只能适合于低压控制柜。如果大型机器人想要控制变位机必须进行额外配置一个低压控制柜，通常采用 4400 的控制柜作为低压控制柜。对

22、于我们设计的 lcp500k这种型号的变位机，采用的电机是高压低压兼容的电机，他的额定电压为 400v，因此这种电机既适用于高压控制柜，也适用于低压控制柜。注意（哪种型号的电机能够与abb电机进行同步） ：（ 1）电压等级为400v ac 的交流伺服永磁电机；（ 2）必须是星型连接方式（y， star connection）；（ 3）电机的反馈必须是 resolver 形势的，下面几种型号是经过 abb认可的可以与 abb兼容的 resolver 型号：通常我们选择 tamagawa的 resolver附件 2:abb smb板的描述：上图所示为 abb标准 smb版，它主要起监控外轴电机转角的作用，一个 smb版可以同时监控7 个外轴的转