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1、伺服驱动器 孙海亮,主要内容,一、伺服驱动器的种类及结构,二、伺服驱动器发展趋势,四、 伺服驱动器的控制原理：,五、伺服驱动器的接口：,六、 与伺服调节有关的参数,八、进给伺服驱动系统常见故障及处理,七、 进给伺服常见报警,三、 伺服驱动器电气原理：,一、伺服驱动器的种类及结构,伺服进给系统的要求,1. 调速范围宽 2. 定位精度高,二、伺服驱动器发展趋势,3. 有足够的传动刚性和高的速度稳定性4. 快速响应，无超调 为了保证生产率和加工质量，除了要求有较高的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快，因为数控系统在启动、制动时，要求加、减加速度足够大，缩短进给系统的
2、过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。,5. 低速大转矩，过载能力强 一般来说，伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载能力，在短时间内可以过载46倍而不损坏。6. 可靠性高 要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力。,1、从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要 小，尤其在低速如0.1r/min或更低速时，仍有平稳的 速度而无爬行现象。 2、电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速 大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内 过载46倍而不损坏。 3、为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯 量和大的堵转
3、转矩，并具有尽可能小的时间常数和 启动电压。 4、电机应能承受频繁启、制动和反转。,对电机的要求,三、 伺服驱动器的电气控制原理,1.外部控制电路结构,2.内部电路结构,功率电路结构,控制电路结构,交流伺服系统结构图,HSV-20P电源模块结构图,控制电路结构,功率电路结构,四、伺服驱动器的运行控制原理,位置环电流环速度环,华中数控,1. 主回路接线： 1）驱动器R、S、T电源线的连接； 2）驱动器与电动机电源线之间的接线；2. 控制电源类接线： 1）r 、t控制电源接线； 2）I/O接口控制电源接线；3. 信号指令线 1)指令接口 2)I/O接口 3)反馈检测类接线,五、伺服驱动器的接线：,
4、伺服系统主回路的接线图,松下伺服驱动器I/F速度控制接线图,松下伺服驱动器I/F位置控制接线图,三洋伺服系统与数控系统连接图,六、 伺服参数,1、控制类参数2、控制运动功能相关的参数3、逻辑接口相关的一些参数,伺服控制是一个比较复杂的过程，参数的使用也相对比较复杂，一般伺服参数个数少的也有几十个，多的有七、八百个，修改起来比较麻烦。但是总的来说，伺服参数可以分成三类。,在参数的调节时，我们主要调节与控制功能相关的一些参数，其他参数只与设计和硬件相关。基本上伺服系统确定以后，参数也就确定下来，不需要我们调试人员去修改。控制功能的参数不多，常用的有几个.,控制类参数,可以选择输入/输出信号定义，内
5、部控制功能选择等。,位置指令脉冲方向或速度指令输入取反；,是否允许反馈断线报警,是否允许CCW极限开关输入；,是否允许由系统内部启动SVR-ON控制,例如:,伺服运动特性调节有关的参数,设定位置环调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调。参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。,位置比例增益,设定位置环的前馈增益。设定值越大时，表示在任何频率的指令脉冲下，位置滞后量越小位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提高，但会使系统的位置不稳定，容易产生振荡。不需要很高的响应特性时，本参数通常设为0表示范 围：010
6、0%,位置前馈增益,设定速度调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。,速度比例增益,设定速度调节器的积分时间常数。设置值越小，积分速度越快。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。,速度积分时间常数,设定速度反馈低通滤波器特性。数值越大，截止频率越低，电机产生的噪音越小。如果负载惯量很大，可以适当减小设定值。数值太大，造成响应变慢，可能会引起振荡。数值越小，截止
7、频率越高，速度反馈响应越快。如果需要较高的速度响应，可以适当减小设定值。,速度反馈滤波因子,加减速时间常数,与位置控制有关的参数,位置超差检测范围,设置位置超差报警检测范围。在位置控制方式下，当位置偏差计数器的计数值超过本参数值时，伺服驱动器给出位置超差报警。,设置位置指令脉冲的分倍频在位置控制方式下，通过对参数设置,可以很方便地与各种脉冲源相匹配，以达到用户理想的控制分辨率（即角度/脉冲）,电子齿轮,PG=NC4P：输入指令的脉冲数 G：电子齿轮比 N：电机旋转圈数； C：光电编码器线数/转,现方法一般有两种，通过硬件或通过软件的方式,设置位置指令脉冲的输入形式。通过参数设定为3种输入方式之
8、一； 1：两相正交脉冲输入； 2：脉冲+方向； 3：CCW脉冲/CW脉冲CCW是从伺服电机的轴向观察，反时针方向旋转， 定义为正向。CW是从伺服电机的轴向观察，顺时针方向旋转， 定义为反向。,位置指令脉冲输入方式,用于选择伺服驱动器的控制方式。0：位置控制方式，接收位置脉冲输入指令；1：模拟速度控制方式，接收模拟速度指令；2：模拟转矩控制方式，接收模拟转矩指令；3：其他(内部速度控制方式),控制方式选择,与速度/转矩控制有关的参数,速度指令输入增益,设置模拟速度指令的电压值与转速的关系。设定值为电压对应的转速值.只在模拟速度输入方式下有效。,速度指令零漂补偿,在模拟速度控制方式下，利用本参数可
9、以调节模拟速度指令输入的零漂。调整方法如下：将模拟控制输入端与信号地短接。设置参数值，至电机不转。 电位器,转矩指令输入增益,设置模拟转矩指令的电压值与转矩的关系。设置值为指令最高电压对应的转矩值只在模拟转矩输入方式下有效,设置伺服电机的最高限速值。与旋转方向无关。如果设置值超过额定转速，则实际最高限速为额定转速。,最高速度限制,设置伺服电机的内部转矩限制值。任何时候，这个限制都有效,最大输出转矩设置,主轴定向偏移角度,其他常用参数,设定位置控制方式下定位完成脉冲范围。，当位置偏差计数器内的剩余脉冲数小于或等于本参数设定值时，驱动器认为定位已完成.在位置控制方式时，输出位置定位完成信号.,定位
10、完成范围,设置到达速度在非位置控制方式下，如果电机速度超过本设定值，则速度到达开关信号为ON，否则为 OFF。在位置控制方式下，不用此参数。与旋转方向无关。,到达速度范围,设定伺服电机的光电编码器线数；,编码器分辨率,伺服电机的磁极对数,设定伺服电机的磁极对数；,位置指令脉冲输入计数,位置指令脉冲反馈输入计数,接通伺服驱动器的电源， 先进入测试调整模式,测试调整模式可以执行伺服驱动器的测试操作,自整定,报警复位和编辑清除.,空载下调试实验,进给伺服驱动 FANUC 0系统进给轴的驱动使用交流同步电动机,目前为系列。根据其负载特性和快速性分为:(标准型)M(高加速特性)C(经济型)L(低惯量型)。 最大力矩为400 N.m。0-C配置型;0-D配置C型。M加速特性好,从0至最高转速的启动过程为24 ms，故用于高速加工。,华中数控,
