伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置步驟

在自動(dòng)化設(shè)備中，經(jīng)常用到伺服電機(jī)，特別是位置控制，大部分品牌的伺服電機(jī)都有位置控制功能，通過(guò)控制器發(fā)出脈沖來(lái)控制伺服電機(jī)運(yùn)行，脈沖數(shù)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)的角度，脈沖頻率對(duì)應(yīng)速度（與電子齒輪設(shè)定有關(guān)），當(dāng)一個(gè)新的系統(tǒng)，參數(shù)不能工作時(shí)，首先設(shè)定位置增益，確保電機(jī)無(wú)噪音情況下，盡量設(shè)大些，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比也非常重要，可通過(guò)自學(xué)習(xí)設(shè)定的數(shù)來(lái)參考，然后設(shè)定速度增益和速度積分時(shí)間，確保在低速運(yùn)行時(shí)連續(xù)，位置精度受控即可。

1、位置比例增益：設(shè)定位置環(huán)調(diào)節(jié)器的比例增益。設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數(shù)值太大可能會(huì)引起振蕩或超調(diào)。參數(shù)數(shù)值由具體的伺服系統(tǒng)型號(hào)和負(fù)載情況確定。

2、位置前饋增益：設(shè)定位置環(huán)的前饋增益。設(shè)定值越大時(shí)，表示在任何頻率的指令脈沖下，位置滯后量越小位置環(huán)的前饋增益大，控制系統(tǒng)的高速響應(yīng)特性提高，但會(huì)使系統(tǒng)的位置不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生振蕩。不需要很高的響應(yīng)特性時(shí)，本參數(shù)通常設(shè)為0表示范圍：0~100%

3、速度比例增益：設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的比例增益。設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)型號(hào)和負(fù)載值情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較大的值。

4、速度積分時(shí)間常數(shù)：設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)。設(shè)置值越小，積分速度越快。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)型號(hào)和負(fù)載情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較小的值。

5、速度反饋濾波因子：設(shè)定速度反饋低通濾波器特性。數(shù)值越大，截止頻率越低，電機(jī)產(chǎn)生的噪音越小。如果負(fù)載慣量很大，可以適當(dāng)減小設(shè)定值。數(shù)值太大，造成響應(yīng)變慢，可能會(huì)引起振蕩。數(shù)值越小，截止頻率越高，速度反饋?lái)憫?yīng)越快。如果需要較高的速度響應(yīng)，可以適當(dāng)減小設(shè)定值。

6、最大輸出轉(zhuǎn)矩設(shè)置：設(shè)置伺服驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部轉(zhuǎn)矩限制值。設(shè)置值是額定轉(zhuǎn)矩的百分比，任何時(shí)候，這個(gè)限制都有效定位完成范圍設(shè)定位置控制方式下定位完成脈沖范圍。本參數(shù)提供了位置控制方式下驅(qū)動(dòng)器判斷是否完成定位的依據(jù)，當(dāng)位置偏差計(jì)數(shù)器內(nèi)的剩余脈沖數(shù)小于或等于本參數(shù)設(shè)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)器認(rèn)為定位已完成，到位開(kāi)關(guān)信號(hào)為 ON，否則為OFF。

在位置控制方式時(shí)，輸出位置定位完成信號(hào)，加減速時(shí)間常數(shù)設(shè)置值是表示電機(jī)從0~2000r/min的加速時(shí)間或從2000~0r/min的減速時(shí)間。加減速特性是線性的到達(dá)速度范圍設(shè)置到達(dá)速度在非位置控制方式下，如果伺服電機(jī)速度超過(guò)本設(shè)定值，則速度到達(dá)開(kāi)關(guān)信號(hào)為ON，否則為 OFF。在位置控制方式下，不用此參數(shù)。與旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)。

7、手動(dòng)調(diào)整增益參數(shù)

調(diào)整速度比例增益KVP值。當(dāng)伺服系統(tǒng)安裝完后，必須調(diào)整參數(shù)，使系統(tǒng)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。首先調(diào)整速度比例增益KVP值．調(diào)整之前必須把積分增益KVI及微分增益KVD調(diào)整至零，然后將KVP值漸漸加大；同時(shí)觀察伺服電機(jī)停止時(shí)足否產(chǎn)生振蕩，并且以手動(dòng)方式調(diào)整KVP參數(shù)，觀察旋轉(zhuǎn)速度是否明顯忽快忽慢．KVP值加大到產(chǎn)生以上現(xiàn)象時(shí)，必須將KVP值往回調(diào)小，使振蕩消除、旋轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定。此時(shí)的KVP值即初步確定的參數(shù)值。如有必要，經(jīng)KⅥ和KVD調(diào)整后，可再作反復(fù)修正以達(dá)到理想值。

調(diào)整積分增益KⅥ值。將積分增益KVI值漸漸加大，使積分效應(yīng)漸漸產(chǎn)生。由前述對(duì)積分控制的介紹可看出，KVP值配合積分效應(yīng)增加到臨界值后將產(chǎn)生振蕩而不穩(wěn)定，如同KVP值一樣，將KVI值往回調(diào)小，使振蕩消除、旋轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定。此時(shí)的KVI值即初步確定的參數(shù)值。

調(diào)整微分增益KVD值。微分增益主要目的是使速度旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，降低超調(diào)量。因此，將KVD值漸漸加大可改善速度穩(wěn)定性。

調(diào)整位置比例增益KPP值。如果KPP值調(diào)整過(guò)大，伺服電機(jī)定位時(shí)將發(fā)生電機(jī)定位超調(diào)量過(guò)大，造成不穩(wěn)定現(xiàn)象。此時(shí)，必須調(diào)小KPP值，降低超調(diào)量及避開(kāi)不穩(wěn)定區(qū)；但也不能調(diào)整太小，使定位效率降低。因此，調(diào)整時(shí)應(yīng)小心配合。

8、自動(dòng)調(diào)整增益參數(shù)

現(xiàn)代伺服驅(qū)動(dòng)器均已微計(jì)算機(jī)化，大部分提供自動(dòng)增益調(diào)整（ autotuning）的功能，可應(yīng)付多數(shù)負(fù)載狀況。在參數(shù)調(diào)整時(shí)，可先使用自動(dòng)參數(shù)調(diào)整功能，必要時(shí)再手動(dòng)調(diào)整。

事實(shí)上，自動(dòng)增益調(diào)整也有選項(xiàng)設(shè)置，一般將控制響應(yīng)分為幾個(gè)等級(jí)，如高響應(yīng)、中響應(yīng)、低響應(yīng)，用戶(hù)可依據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)置。

1、KNDSD100基本性能

1.1、基本功能

SD100采用國(guó)際上先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）TM320（S240）、大規(guī)模可編程門(mén)陣列（FPGA）、日本三菱的新一代智能化功率模塊（1PM），集成度高，體積小，具有超速、過(guò)流、過(guò)載、主電源過(guò)壓欠壓、編碼器異常和位置超差等保護(hù)功能。

與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相比，交流伺服電動(dòng)機(jī)無(wú)失步現(xiàn)象。伺服電動(dòng)機(jī)自帶編碼器，位置信號(hào)反饋至伺服驅(qū)動(dòng)器，與開(kāi)環(huán)位置控制器一起構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng)。調(diào)速比寬 1：5000，轉(zhuǎn)矩恒定，1 r和2000r的扭矩基本一樣，從低速到高速都具有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩特性和很快的響應(yīng)特性。采用全數(shù)字控制，控制簡(jiǎn)單靈活。用戶(hù)通過(guò)參數(shù)修改可以對(duì)伺服的工作方式、運(yùn)行特性作出適當(dāng)?shù)脑O(shè)置。目前價(jià)格僅比步進(jìn)電動(dòng)機(jī)高2000～3000元。

1.2、參數(shù)調(diào)整

SD100為用戶(hù)提供了豐富的用戶(hù)參數(shù)0～59個(gè)，報(bào)警參數(shù)1～32個(gè)，監(jiān)視方式（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，位置偏差等）22個(gè)。用戶(hù)可以根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整參數(shù)，以達(dá)到最佳控制效果。幾種常用的參數(shù)的含義是：

（1）“0”號(hào)為密碼參數(shù)，出廠值315，用戶(hù)改變型號(hào)必須將此密碼改為385。

（2）“1”號(hào)為型號(hào)代碼，對(duì)應(yīng)同系列不同功率級(jí)別的驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)。

（3）“4”號(hào)為控制方式選擇，改變此參數(shù)可設(shè)置驅(qū)動(dòng)器的控制方式。其中，“0”為位置控制方式；“1”為速度控制方式；“2”為試運(yùn)行控制方式；“3”為JOG控制方式；“4”為編碼器調(diào)零方式；“5”為開(kāi)環(huán)控制方式（用戶(hù)測(cè)試電壓及編碼器）；“6”為轉(zhuǎn)矩控制方式。

（4）“5”號(hào)為速度比例增益，出廠值為150。此設(shè)置值越大，增益越高，剛度越高。參數(shù)設(shè)置根據(jù)具體的伺服驅(qū)動(dòng)型號(hào)和負(fù)載情況設(shè)定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩情況下，應(yīng)盡量設(shè)定較大些。

（5）“6”號(hào)為速度積分時(shí)間常數(shù)，出廠值為20。此設(shè)定值越小，積分速度越快，太小容易產(chǎn)生超調(diào)，太大使響應(yīng)變慢。參數(shù)設(shè)置根據(jù)具體的伺服驅(qū)動(dòng)型號(hào)和負(fù)載確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。

（6）“40”、“4l”號(hào)為加減速時(shí)間常數(shù)，出廠設(shè)定為0。此設(shè)定值表示電動(dòng)機(jī)以0～100r/min轉(zhuǎn)速所需的加速時(shí)間或減速時(shí)間。加減速特性呈線性。

（7）“9”號(hào)為位置比例增益，出廠沒(méi)定為40。此設(shè)置值越大，增益越高，剛度越高，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數(shù)值太大可能會(huì)引起振蕩或超調(diào)。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動(dòng)型號(hào)和負(fù)載情況而定。

2、KNDSD100的參數(shù)設(shè)置技巧

SD100伺服驅(qū)動(dòng)器和凱恩帝數(shù)控系統(tǒng)相配時(shí)，只需設(shè)定表1中的參數(shù)，其余參數(shù)，一般情況下，不用修改。

電子齒輪比的設(shè)置如下：配KND-SD100伺服驅(qū)動(dòng)器，應(yīng)將KND系統(tǒng)的電子齒輪比設(shè)置為CMR/CMD=1：1，。KND-SD100伺服驅(qū)動(dòng)器電子齒輪比設(shè)置為

位置指令脈沖分頻分子（PA12）/位置指令脈沖分頻分母（PA13）=4×2500（編碼器條紋數(shù)）/帶輪比×絲杠螺距×1000

分子分母可約成整數(shù)。

對(duì)于車(chē)床，如果X軸以直徑編程，以上公式分母應(yīng)乘以2，即：

位置指令脈沖分頻分子（PA12）/位置指令脈沖分頻分母（PA13）=4×2500（編碼器條紋數(shù)）/帶輪比×絲杠螺距×1000×2

例：X軸絲杠螺距為4mm，1：1傳動(dòng)；Z軸絲杠螺距為6mm，1：2減速傳動(dòng)，則X軸驅(qū)動(dòng)器的電子齒輪比為

PA12/PA13=4×2500/（1×4×1000×2）=5/4。

Z軸驅(qū)動(dòng)器的電子齒輪比為

PA12/PA13=4×2500/（6×1000×1/2）（減速傳動(dòng)比）=10/3

所以，對(duì)于X軸驅(qū)動(dòng)器，PA/2/PA/3應(yīng)設(shè)定為5/4，對(duì)于Z軸驅(qū)動(dòng)器，PA12/PA13應(yīng)設(shè)定為10/3。

3、KNDSD100的參數(shù)優(yōu)化技巧

（1） 根據(jù)上述設(shè)置好SD100伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)后，開(kāi)始優(yōu)化調(diào)整伺服性能，即驅(qū)動(dòng)增益參數(shù)的調(diào)整。一般SD100驅(qū)動(dòng)器保持缺省的增益參數(shù)，基本可以滿足用戶(hù)的加工要求。在缺省增益運(yùn)行電動(dòng)機(jī)時(shí)，如果電動(dòng)機(jī)發(fā)出異常聲音，則要首先考慮電動(dòng)機(jī)軸的安裝是否存在問(wèn)題。經(jīng)檢查問(wèn)題后可考慮采用共振抑制的辦法，修改7號(hào)參數(shù)（轉(zhuǎn)矩濾波器）和8號(hào)參數(shù)（速度檢測(cè)低通濾波器）來(lái)抑制電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)。7、8號(hào)參數(shù)缺省參數(shù)為100，可試著每次將7、8號(hào)參數(shù)分別減少10，按確認(rèn)鍵。運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，如還不正常，再減少10，直到電動(dòng)機(jī)無(wú)異常聲音。一般7，8號(hào)參數(shù)的調(diào)整范圍為20～80之間，這樣基本能達(dá)到共振抑制的效果。

（2） 保持出廠參數(shù)時(shí)達(dá)不到加工效果，比如車(chē)床車(chē)出的斜面粗糙度值大，可試著再調(diào)整如下參數(shù)：①速度比例增益PA5的調(diào)整：確認(rèn)驅(qū)動(dòng)器正常啟動(dòng)，用數(shù)控系統(tǒng)手動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)（機(jī)床移動(dòng)）。確認(rèn)如果電動(dòng)機(jī)不振動(dòng)，加大調(diào)整此參數(shù)。設(shè)定值越大，剛性越大，機(jī)床的定位精度越高，每次加大數(shù)值5，直到產(chǎn)生振動(dòng)，將此值減小到穩(wěn)定后，再將此值減10；②位置比例增益PA9：在穩(wěn)定范圍內(nèi)，盡量設(shè)置得較大，這樣機(jī)床跟蹤特性好，滯后誤差小。同速度比例增益的調(diào)整相似，在不產(chǎn)生振動(dòng)的情況下應(yīng)盡可能調(diào)大此值；③如以上兩參數(shù)提高后還達(dá)不到加工效果，可采用調(diào)整7、8號(hào)參數(shù)的方法進(jìn)行振動(dòng)的抑制參數(shù)調(diào)整。調(diào)整后，驅(qū)動(dòng)器5、9 號(hào)參數(shù)可以再向上調(diào)一些，這樣應(yīng)該可以滿足用戶(hù)的加工要求。

4、KNDSD100的故障處理技巧

一旦出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)，伺服單元將禁止電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，以及對(duì)用戶(hù)參數(shù)的調(diào)整，直至斷電后重新上電。用戶(hù)可以根據(jù)顯示的報(bào)警信息來(lái)判斷故障的類(lèi)型以及引起故障的原因。具體故障處理辦法可以參考SD100用戶(hù)手冊(cè)。如果連報(bào)警都沒(méi)有，那自然就是驅(qū)動(dòng)器故障。當(dāng)然，還有可能是伺服根本沒(méi)有故障，而是控制信號(hào)或上位機(jī)有問(wèn)題導(dǎo)致伺服沒(méi)有動(dòng)作。

除了看驅(qū)動(dòng)器上的錯(cuò)誤、報(bào)警號(hào)，查手冊(cè)外，有時(shí)最直接的判斷就是互換，如數(shù)控車(chē)床的X軸和Z軸互換（型號(hào)相同才可以）。或在伺服電動(dòng)機(jī)功率差距不大的情況下，修改伺服驅(qū)動(dòng)器某些特征參數(shù)（如KNDSD100的“1”號(hào)型號(hào)代碼參數(shù)），短時(shí)間內(nèi)互換，確定故障后再換回來(lái)是可以的。

還可以通過(guò)修改數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)，將某軸如X軸鎖住，不讓系統(tǒng)檢測(cè)X軸，達(dá)到判斷目的。但應(yīng)注意：X軸與Z軸互換，即使型號(hào)相同，機(jī)床可能因?yàn)樨?fù)載不同、參數(shù)不同而產(chǎn)生問(wèn)題。在確認(rèn)檢查方案動(dòng)手前，一定要考慮全面，以免造成不必要的損失。

再有，因?yàn)榻涣魉欧卧ǔＪ褂脭?shù)控系統(tǒng)統(tǒng)一供電系統(tǒng)，三相交流220 V的電壓來(lái)自伺服變壓器。所以在操作過(guò)程中必須符合操作規(guī)范。例如：U、V、W三相輸出必須按照正確的順序連接，否則電動(dòng)機(jī)將不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，將給出報(bào)警信號(hào)，并禁止電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。