FANUC数控和伺服进给系统中的电流环、速度环、位置环的反馈控制全部数字化,伺服的矢量控制模型和动态补偿均由高速微处理器及控制软件进行适时处理,采样周期只有零点几毫秒。由软件进行数字PID控制算式处理,优化调节,软件伺服比硬件伺服更灵活,算法结构和参数均可以改变,因此可以获得比硬件伺服更好的动态、静态性能。在系统连接并通电运行后,首先要设置伺服基本参数并进行初始化设定和自动优化调整,在全闭环控制中要先按照半闭环情况设定,调整正常后再设定全闭环参数,重新进行调整。
设置基本伺服参数FSSB(FANUC SERIALSERVO BUS),它是NC与各伺服放大器以及分离型检测器之间信号的高速串行总线,采用标准的光缆串行连接,它们之间的顺序分配完全由参数来匹配。参数1023设定为1、2、3、4;对应光缆接口X、Y、Z、W。参数1902的位0=0,伺服FSSB参数自动设定。
伺服系统的初始化调整如下:
在紧急停止状态下接通NC,使PWE=1即为参数写入允许。
在伺服参数设定画面上修改调整伺服参数。
伺服参数设定界面方法:按压SYSTEM SV-PAM键,伺服参数设定界面即显示,否则设定参数3111#0(SVS)=1后,关NC电源后,再开NC电源即可显示伺服参数设定界面。
初始化位设置为0,在参数设定界面上输入相应的参数值,包括指定电动机代码(ID);根据丝杠螺距和电动机与丝杠间的减速比配置指令倍比CMR和检测倍比DMR;设定柔性减速比(N/M),AMR设置为0;设定电动机的转向,111表示电动机正转,-111表示电动机反转;设定转速反馈脉冲数,固定设为8192;设定位置反馈脉冲数,固定设为12500;设定参考计数器容量,该值等于电动机转一转时进给轴的移动脉冲数。用上述参数对各轴进行设定后,关闭系统并重新开机,完成伺服自动优化调整。
由半闭环变为全闭环时,修改参数1815#1=1,手动调整上述参数。
在精确调整时为抑制全闭环振荡采用如下特殊功能参数:(www.daowen.com)
(1)采用双位置反馈等功能 如果机床在半闭环时是平稳的,而在全闭环时振荡,可用此功能。如果机床的机械传动间隙较大,会成为全闭环振荡的主要原因,采用该功能最主要就是调整一阶时间常数,使之在过渡过程中位置误差按半闭环控制,而在停止定位时按全闭环控制。设定参数主要有2078(双环反馈折合系数的分子)、2079(双环反馈折合系数的分母)、2080(双环反馈一阶延时时间常数)和2081(双环位置反馈的零点幅度)。在主轴全闭环分度定位中,设定2078=1,2079=100,2080=150ms,2081=5。用此功能解决了运转时位置误差报警问题,使机床在调速范围内稳定运行。
(2)用机械速度反馈功能 加入机械速度反馈功能,使机械速度滞后的情况得到补偿,从而消除振荡。设定参数:将2012位1=1,机械速度反馈功能有效,2088设定反馈增益值(设定范围为30~100)。
(3)加入振动阻尼控制功能 该功能用于克服机械传动链弹性变形产生全闭环振荡,只对电动机编码器的速度反馈的提前量进行阻尼控制,而达到抑制振动的目的。参数2033(位置反馈脉冲数在阻尼控制时的折合系数)的设定值=从分离检测器接收到的电动机反馈脉冲数/8(如选择柔性齿轮比时),所以当柔性齿轮比为1/100时,该参数为1250。参数2034(振动阻尼增益)的标准值为500,根据振荡情况适当增减。
(4)观测器功能 当观测器的功能生效时,估计速度用作速度控制回路的速度反馈。由于扰动转矩的影响而造成的实际电动机速度中的高频分量(150Hz以上)可能会被速度环放大,从而使整个系统以高频而振荡。用观测器的输出作为速度反馈可以消除实际电动机速度中的高频分量。将相位延时小的低频分量反馈,又可以减小速度环的高频振荡。设定参数:2003位2=1,使观测器功能有效,2047、2050、2051分别设定三个观测器系数。
(5)加入前馈功能 前馈功能是对伺服系统运算滞后的一种补偿功能,前馈控制功能在插补前加减速可进一步降低轮廓误差。参数设定:2005位1=1前馈控制功能有效;2068设定前馈系数,典型设定值为70;2067设定速度环前馈系数,典型设定值为50。
(6)加入超前前馈功能 使用该功能时,应在前馈功能设定参数的基础上再设定如下参数:2092(超前前馈系数),通常设定为9850。
(7)加入静态摩擦补偿功能 当机床开始运动时,由于静摩擦,机械运动必然滞后(称为失动量),设参数2005#7=1,该功能生效。参数2072(静态摩擦补偿量),通常设定为100,在启动运行后自动取消补偿。故还需设置如下参数:2009#7=1,可以取消补偿有效;2073(静态摩擦补偿取消时间),设定为8ms的倍数;2097(静摩擦补偿停止参数)通常设定为5。
(8)反向间隙加速度功能 反向间隙是影响换向轮廓精度的主要原因,在半闭环的控制中可以设定反向间隙补偿值,参数1815,加以消除;但在全闭环的控制中,必须用反向间隙加速度功能,设参数2006#0=1(取消反向间隙补偿),设参数2003#5=1(反向间隙加速度功能有效),2048(反向间隙加速范围值)反向间隙加速停止功能设为600,参数2071(反向间隙加速有效周期)通常设定为50~100。如果过切削,可加入反向间隙加速停止功能,参数2009#7=1(反向间隙加速停止功能有效),参数2082(反向间隙加速停止时间)通常设定为5。在调整机床参数时,针对出现的问题,要多观察, 综合分析,为提高精度在无振荡的前提下,采用双位置反馈等功能,尽量提高位置环增益1825,速度环增益2043、2045及负载惯量比2021等参数,增加系统的刚性。
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