三菱伺服调整教程VerC课件

1、讲 解 内 容背景知识D/A输出功能测量工具伺服调整真圆度调整讲解内容背景知识背 景 知 识控制时内环比外环响应快，则控制稳定（例如：电流环比速度环响应快时，控制稳定；速度环比位置环响应快时，控制稳定）。三菱伺服控制由控制环路构成，分是位置环、速度环、电流环。背 景 知 识背景知识 三环控制示意图中的 表示增益，通过调整各环路增益，调节系统响应速度，增益值的调整是伺服调整的重要过程。 电流环：电机控制的基础控制环，电流环增益由电机和伺服单元的组合决定，与机械无关。按标准参数值设定参数（SV009-SV012），无需为每台机械单独设定。Gain背 景 知 识 速度环：决定系统响应的控制环，增益的

2、提高可以改善器械切削准确性及缩短循环时间。依据负载惯量JL(SV037)设定速度环增益VGN1（SV005）。轴的刚性不足时，降低增益避免机械振动。 位置环：控制电机位置，决定系统控制平稳性的控制环。位置环增益的提高可以改善控制精度，但容易引发机械振动。插补控制轴的位置环增益PGN设定需一致。背景知识伺服调整前的准备工作确认机床的状况：机床能否正常工作？轴参数和伺服参数是否设定正确？过行程参数是否已经正确设定？备份参数，在出现异常时可以恢复原始参数确认伺服和电机型号连接-设置调试用的初始参数伺服调整伺服调整的过程初始参数设定增益调整共振抑制负载惯量比（JL）的测定及速度环增益（VGN）的设定位

3、置环增益（PGN）的设定加减速时间常数调整伺服功能的初始调整伺服调整伺服调整初始参数设定检查(1)参数号简称说明SV001PC1电机侧齿轮比SV002PC2机床侧齿轮比SV017SPEC伺服规格选择SV018PIT滚珠丝杠螺距SV020RNG2速度编码器分辨率（Kp /rev）SV025MTYP电机/ 编码器类型SV036PTYP回生电阻类型根据机床的规格和实际配置，检查下列伺服参数伺服调整 初始参数设定检查(2)参数号简称说明SV009IQA电流环，q轴超前补偿SV010IDA电流环，d轴超前补偿SV011IQG电流环，q轴增益SV012IDG电流环，d轴增益电流环增益是由伺服和电机特性决定

4、，三菱名古屋工厂已测试各种电机的电流环特性，设定参数时使用标准值，无需每台机床都作调整。根据电机规格和放大器型号，检查下列电流环参数伺服调整 初始参数设定检查(3)参数号简称说明#2001rapid快速进给速率#2002clamp切削进给牵制值#2003smgst加减速模式#2013OT-软件极限I-#2014OT+软件极限I+根据机床的规格和实际配置，检查下列轴规格参数伺服调整 参数号简称说明调整时设定值#2011G0backG0背隙补偿0#2012G1backG1背隙补偿0#4006sc第一轴补偿量倍率0#4016sc第二轴补偿量倍率0#4026sc第三轴补偿量倍率0：上述5个参数在伺服调

5、整完成后,必须恢复到 调整前的设定值.机械参数值设定伺服调整振动类型及抑制应对振动类型原因振动频率调节说明共振伺服控制响应延迟150Hz至1KHz 设定陷波滤波器 降低VGN1(SV005)可能存在几个共振点，通过降低VGN振动总是能被抑制的。振荡速度环PI增益（VGN,VIA)不平衡1Hz 至 10Hz 降低VIA (SV008) 提高VGN1(SV005) 使用干扰观察器轴在加速或停止时抖动。电机振动机械刚性不足10Hz 至 20Hz 降低PGN (SV003) 使用软件加减速模式因加减速冲击造成的振动。机械振动类型及抑制对应表振动抑制（1）伺服调整 通常情况机械都存在共振点，当提高速度环

6、增益（VGN）改善控制精度时，速度环控制作用于机械特定频率时会出现共振。 共振阻碍速度环增益的提高，影响机床的滚珠丝杆。 共振抑制是速度环调整的前提。振动抑制（2）伺服调整 伺服的陷波滤波器可用于抑制共振，陷波滤波器在设定频率上抑制伺服响应，起到抑制共振的作用。 共振与机械因素有关，所以需要为机械单独设定共振抑制频率。 有效的伺服调整是：检测共振频率，抑制共振，尽可能的提高速度环增益（VGN）。振动抑制（3）陷波滤波器频率范围设定频率深度补偿设定驱动类型陷波滤波器1100Hz至2250HzSV038SV033，bit1至3MDS-C1/B/R陷波滤波器2100Hz至2250HzSV046SV0

7、33，bit5至7MDS-C1/R750Hz至 2250HzSV033，Bit4，5无MDS-B陷波滤波器31125HzSV033，Bit 4无MDS-C1/R速度反馈滤波器2250HzSV017，Bit 3无MDS-C1/R自适应滤波器400Hz至900HzSV027，Bit F自动设定SV033,Bit 8-F滤波器灵敏度MDS-BSV027,Bit C-D滤波器灵敏度MDS-C1伺服调整伺服调整抖动补偿 当电机停止时电机位置进入机械的反向间隙中，负载惯量将变得非常小, 设定非常大的VGN时会发生抖动。 抖动补偿可以有效消除因为轴背隙较大产生的振动，抖动补偿仅对背隙产生的振动有效，其它因素

8、造成的振动需用陷波滤波器抑制。设定参数无抖动补偿补偿1脉冲补偿2脉冲补偿3脉冲驱动类型SV027,Bit40101MDS-C1/B/RSV027,Bit50011振动抑制（4） 调整前的定伺服参数设定 SV027（SSF1）=4000 SV038（FHz1） =0 SV046 (FHz2) =0 SV061（DA1NO）=1 SV062（DA2NO）=2 用手轮移动伺服轴，观察诊断的伺服画面上的偏移量、电机电流、周期数目。伺服调整振动抑制（5）增大1设定值，用手轮移动伺服轴，发生共振时在伺服诊断画面上可观察到偏移量、电机电流、周期数目的值在无规则跳动并有机械异音产生。伺服调整振动抑制（6）振动

9、抑制（8）根据计算出的共振频率值查表得到要设定的参数值。设定频率滤波深度设定频率滤波深度设定频率滤波深度22500281415081125025041418750022541328563020541258450018881188375417381138321416181078最接近的设定频率是563，滤波器深度为0。设置陷波器1频率：设定SV038=563，SV033bit03=0。伺服调整例：根据前页测得的频率371，查相对应驱动器频率滤波深度表伺服调整振动抑制（9） 其它共振点的检测与设定：继续用手轮移动伺服轴，第二共振点的检测方法与第一共振点检测方法相同。如还有振动产生，则需设置第二共振

10、点 设置陷波器2频率：MDS-C1/R SV046：滤波深度SV033(bit5-7) 继续用手轮移动伺服轴，检测是否有其它的振动。如果有高频振动存在可启动陷波滤波器3进行抑制，设SV033的bit41。（仅针对MDS-C1/R ） 通常情况下通过第一、二共振点的抑制，基本能消除机械共振，如还有振动存在，可配合自适应滤波器、速度反馈滤波器等综合调试。速度环增益和位置环调整前的准备编制测试用伺服轴往复运动程序 （确认轴的行程距离）如下面是一个Y轴往复运动的示例：N01 G91 G0 Y-200.;G4 X2.0;Y200.;G4 X2.0;GOTO 01;伺服调整速度环增益的调整 维持高速度环响

11、应，速度环增益（VGN）应根据测定的机械负载惯量比(JL)查表设定。（理论上速度环响应一定时，VGN与JL成正比例关系） 负载惯量特性曲线由电机特性确定，电机、编码器类型不同，特性曲线不同。为保证加工的良好：1.伺服选型时，确认负载惯量比(JL)在合适的范围内。2.当机械刚性不足时，需降低VGN避免振动。伺服调整负载惯量比的测量和VGN的设定（1） 惯量是负载量的物理值，在伺服控制中，负载惯量换算到电机轴。设定相关的测量初始参数：设定 sv037=100，sv043=600，sv044=0， sv061=1， sv062=7， sv063=0， sv064=0 需先测不平衡转矩：设定参数sv0

12、32 (水平轴：sv032设“0” ，倾斜轴：依实际测定值设定）调整sv037（JL)的值，使用Hi-coder检测输出相关波形，下面分别是sv037过大、过小和适中的波形。 伺服调整负载惯量比和VGN的设定（3）负载惯量比（JL）小时，表示惯量小，摩擦小，加工的时间短，不易发生振动，但容易产生过冲等对加工产生影响可能大。负载惯量比（JL）大时，表示惯量大，摩擦大，加工的时间长，易发生振动。JL=2时，通常情况下较好；JL2时，适用于部品加工，大车床、大机床（如龙门）。JL4时，表示电机扭力不足，需增加电机容量。测得sv037数值后，按VGN图表查出标准的VGN。伺服调整负载惯量比和VGN的设

13、定（3）由于JL测量通常是在机床空载的情况下，所以要在测量好的JL上加上一定的值（补偿负载），VGN值以50的间隔设定。举例，如查出的VGN为320，则VGN设为350。然后再在此基础上增加30%，如无振动，则表示此标准VGN设置正常，可以将sv005 VGN1设为此标准VGN数值。VGN可以各轴不一致。如有振动时，需适当降低VGN设定值伺服调整位置环增益PGN的设定（1） 位置环增益（PGN ）是决定对指令位置跟随性的参数，与工件表面的优劣有密切关系。提高PGN位置环响应和切削精度都会改善，同时减少调整时间和循环时间。PGN受限于速度环特性和机械特性，设定不当时，会产生过冲(overshoo

14、ting)。 PGN设定时各轴必须保持一致，以最低的那个PGN值来设定。 PGN测定一般在高速高精度模式下进行，设好后再在切削模式（ G64 ）下测试，如有问题，降低PGN。一般情况下，在高速高精度下PGN没问题，切削模式下也没问题，因为高速高精度模式相对切削模式更容易发生振动。伺服调整位置环增益PGN的设定（2）伺服调整SHG (Smooth High-Gain)控制 使用前馈进给控制,容易诱发机械系统的振动。结合伺服的SHG控制可以更稳定地补偿伺服系统位置环的延迟，达到提高位置环的增益，缩短整定时间以及提高精度。特征.在SHG 控制条件下，即使PGN1(SV003) 设定值与以往相同，也能

15、使位 置环增益增大倍。 2. SHG 控制与以往的位置控制相比加减速响应更平稳。 3 .SHG 控制能够提高轮廓控制时的精度。SHG 控制时与PGN1 一起，按照下式的倍率设定PGN2，SHGCSHG 控制时，即使PGN1 (SV003)的设定值与以往相同，但实际的位置环增益变大，故速度环需要足够的响应。速度环的响应低时，在加减速时将会发生振动和过冲。当发生机械共振需要减少速度环增益时，请同时减少位置环增益。位置环增益PGN的设定（2）设定调整用的初始参数：sv061=1，sv062=13，sv063=0，sv064=0。根据下表，从23SHG开始，逐级改变参数，尽可能将PGN增高。如果可以将

16、PGN设定至33SHG以上，则认为是精密机床。参数号简称比例设定举例sv003PGN111518212326333847sv004PGN28/3404856627086102125sv057SHGC690108126140160187225281sv008VIA1900sv015FFC100伺服调整位置环增益PGN的设定（3）调整SV003 PGN的值，利用Hi-coder观察位置偏差量波形。伺服调整注意红圈位置1.加减速时速度变化稳定，曲线平滑，无尖角。2.速度稳定时，位置偏差量小于5um。良不良位置环增益PGN的设定（4）伺服调整调节速度环超前增益（SV008 VIA) 通常情况，使用标准

17、负载惯量比例不会有问题产生。但是，如果速度环增益VGN不足，负载惯量比例超过500%，电机停止前会出现振动；如果速度环增益VGN偏小，电机停止前会出现振荡。 针对上述情况即使降低位置环增益PGN(SV003）也无法消除振动，表明超前增益(VIA SV008)对于速度环增益VGN设定过大，需降低VIA值。 VIA仅能调节速度环PI控制的增益平衡，如果速度环增益低于标准值，高精度控制是无法实现的。 也可以干扰观测来抑制上述的振动。No.简称名称说明SV008VIA速度环超前补偿标准设定1364，SHG控制时，标准设定为1900调整时以100左右的增量进行快速进给G0加减速时间的调整（1） 调整快速

18、进给是调整NC轴的快速进给速度（rapid）和加减速时间常数（G0t*）。设定加减速时间常数时，确保进行快速进给往返运转，且加减速时的最大电流指令值在下表的范围内。 调整时快速移动伺服轴，观察伺服诊断画面中最大电流1和最大电流2，调整G0加减速时间，使加减速时间尽可能短，但最大电流1在下表的范围内（参见表格）。测试一般在机床空载时进行，故要留有20%的余量。 G0加减速时间设定在轴参数#2004、#2005中，各轴的G0加减速时间可以设定不一致。G90 G53 G0 X600.0; G4 X0.5;G53 X400;G4 X0.5;M99; 伺服调整电机型号最大电流指令值电机型号最大电流指令值

19、HC52390%HA40N420%HC102340%HA80N370%HC152380%HA100N270%HC202275%HA200N270%HC352270%HA053N/13N240%HC53265%HA23N/33N235%HC103260%HA43N300%HC153265%HA83N280%HC203270%HA103N270%伺服调整快速进给G0加减速时间的调整（2）电机型号最大电流指令值电机型号最大电流指令值HA102270%HF33350%HA152270%HF53380%HA202270%HF73330%HF103350%HA103R225%HF153380%HA153R

20、225%HF203290%HA203R225%HF353250%伺服调整快速进给G0加减速时间的调整（1）切削进给G1加减速时间的调整 切削进给是调整NC 轴的钳位速度（Clamp）和加减速时间常数（G1t*）。简单的测试程序，如：N01G91G1Y-200.Fclamp; G4X2.0; Y200.; G4X2.0; GOTO01; 诊断伺服画面，观察最大电流1和最大电流2 ，调整G1加减速时间，使加减速时间尽可能短，但最大电流1不可以超过电机的额定最大指令电流（参见表格）。测式一般在机床空载时进行，故要留有20%的余量。切削模式(G64)使用#2007、#2008，高速高精度模式使用#1207。 切削进给G1的加减速时间与位置环密切相关，所以各轴的G1加减速时间要保持一致，以最长的加减速时间来设定。伺服调整不平衡转矩的测定 检测轴以F1000的速度慢速进给，观察伺服诊断画面的负载电流，按下面的公式计算不平衡转矩，设定到伺服参数SV032中。水平轴无需进行不平衡转矩测定，SV0320垂直轴（倾斜轴）需进行不平衡转矩测定，测算公式如下伺服调整举例：伺服调整完毕后的工作恢复调