伺服電機(jī)調(diào)試三大問題
伺服電機(jī)（servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。
一、伺服電機(jī)問題?
1)電動機(jī)竄動：在進(jìn)給時出現(xiàn)竄動現(xiàn)象，測速信號不穩(wěn)定，如編碼器有裂紋;接線端子接觸不良，如螺釘松動等;當(dāng)竄動發(fā)生在由正方向運(yùn)動與反方向運(yùn)動的換向瞬間時，一般是由于進(jìn)給傳動鏈的反向問隙或伺服驅(qū)動增益過大所致;
2) 電動機(jī)爬行：大多發(fā)生在起動加速段或低速進(jìn)給時，一般是由于進(jìn)給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良，伺服系統(tǒng)增益低及外加負(fù)載過大等因素所致。尤其要注意的是，伺服電動機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)接用的聯(lián)軸器，由于連接松動或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠與伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)動不同步，從而使進(jìn)給運(yùn)動忽快忽慢;
3)電動機(jī)振動：機(jī)床高速運(yùn)行時，可能產(chǎn)生振動，這時就會產(chǎn)生過流報警。機(jī)床振動問題一般屬于速度問題，所以應(yīng)尋找速度環(huán)問題;
4)電動機(jī)轉(zhuǎn)矩降低：伺服電動機(jī)從額定堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩到高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩會突然降低，這時因?yàn)殡妱訖C(jī)繞組的散熱損壞和機(jī)械部分發(fā)熱引起的。高速時，電動機(jī)溫升變大，因此，正確使用伺服電動機(jī)前一定要對電動機(jī)的負(fù)載進(jìn)行驗(yàn)算;
5) 電動機(jī)位置誤差：當(dāng)伺服軸運(yùn)動超過位置允差范圍時(KNDSD100出廠標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置PA17：400，位置超差檢測范圍)，伺服驅(qū)動器就會出現(xiàn)“4”號位置超差報警。主要原因有：系統(tǒng)設(shè)定的允差范圍小;伺服系統(tǒng)增益設(shè)置不當(dāng);位置檢測裝置有污染;進(jìn)給傳動鏈累計誤差過大等;
6)電動機(jī)不轉(zhuǎn)：數(shù)控系統(tǒng)到伺服驅(qū)動器除了聯(lián)結(jié)脈沖+方向信號外，還有使能控制信號，一般為DC+24 V繼電器線圈電壓。伺服電動機(jī)不轉(zhuǎn)，常用診斷方法有：檢查數(shù)控系統(tǒng)是否有脈沖信號輸出;檢查使能信號是否接通;通過液晶屏觀測系統(tǒng)輸入/出狀態(tài)是否滿足進(jìn)給軸的起動條件;對帶電磁制動器的伺服電動機(jī)確認(rèn)制動已經(jīng)打開;驅(qū)動器有故障;伺服電動機(jī)有故障;伺服電動機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)結(jié)聯(lián)軸節(jié)失效或鍵脫開等。
二、伺服電機(jī)增益問題
1)機(jī)械本身的結(jié)構(gòu)對伺服增益的調(diào)整有重要影響。如果機(jī)械本身的剛性比較好，伺服的相關(guān)增益則可以設(shè)置較高。如果接卸本身的剛性偏柔，伺服的相關(guān)增益則設(shè)置的不要太高。
2)?伺服速度、位置增益參數(shù)關(guān)系及總的調(diào)試思路：伺服驅(qū)動器包括三個反饋環(huán)節(jié)：位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)。最內(nèi)環(huán)的反應(yīng)速度最快，中間環(huán)節(jié)的反應(yīng)速度必須高于最外環(huán)。如果不遵守此原則，將會造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的震動或反映不良。伺服驅(qū)動器的設(shè)計可盡量確保電流環(huán)具備良好的反應(yīng)性能，故用戶只需調(diào)整位置位置環(huán)、速度環(huán)的增益即可。
3)位置環(huán)的反應(yīng)不能快于速度環(huán)的反應(yīng)。因此，若需增加位置環(huán)的增益，必須先增加速度環(huán)的增益。如果只增加位置環(huán)的增益，電機(jī)很可能產(chǎn)生震動，從而將會造成速度指令及定位時間的增加，而非期望的減少。
4)速度環(huán)增益：增大速度環(huán)比例增益，則能降低轉(zhuǎn)速脈動的變化量，提高伺服驅(qū)動系統(tǒng)的硬度，保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)運(yùn)行時的性能。但是在實(shí)際系統(tǒng)中，速度環(huán)比例增益不能過大，否則將引起整個伺服驅(qū)動系統(tǒng)振蕩。
5)速度環(huán)參數(shù)調(diào)節(jié)與負(fù)載慣量的關(guān)系： ??當(dāng)負(fù)載對象的轉(zhuǎn)動慣量與電動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量之比較大，以及負(fù)載的摩擦轉(zhuǎn)矩比較大時，宜增大速度環(huán)比例增益和速度環(huán)積分時間常數(shù)，以滿足運(yùn)行穩(wěn)定性的要求；當(dāng)負(fù)載對象的轉(zhuǎn)動慣量與電動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量之比較小，以及負(fù)載的摩擦轉(zhuǎn)矩較小時，宜減小速度環(huán)比例增益和速度換積分時間常數(shù)，保證低速運(yùn)行時的速度控制精度。
6)位置環(huán)增益：位置環(huán)增益與伺服電機(jī)以及機(jī)械負(fù)載有著密切的聯(lián)系，通常伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益越高，電機(jī)速度對于位置指令響應(yīng)的延時減小，位置跟蹤誤差愈小，定位所需時間 越短，但要求對應(yīng)的機(jī)械系統(tǒng)的剛性與自然頻率也必須很高。而且當(dāng)輸入的位置突變時，其輸出變化劇烈，機(jī)械負(fù)載要承受較大的沖擊。此時，驅(qū)動器必須進(jìn)行升降 速處理或通過上位機(jī)用編程措施來緩沖這種變化。
當(dāng)伺服系統(tǒng)位置環(huán)增益相對較小時，調(diào)整起來比較方便，因?yàn)槲恢铆h(huán)增益小，伺服系統(tǒng)容易穩(wěn)定，對大負(fù)載對象，調(diào)整要簡單些。同時，低位置環(huán)增益的伺服系統(tǒng)頻帶叫窄，對噪音不敏感。因此，作為伺服進(jìn)給用時，位置的微觀變化小，但低位置環(huán)增益的伺服系統(tǒng)位置跟蹤誤差較大。 ? ?
三、伺服電機(jī)選型
在選擇好機(jī)械傳動方案以后，就必須對伺服電機(jī)的型號和大小進(jìn)行選擇和確認(rèn)。
1)選型條件：一般情況下，選擇伺服電機(jī)需滿足下列情況：
● 馬達(dá)最大轉(zhuǎn)速>系統(tǒng)所需之最高移動轉(zhuǎn)速;
● 馬達(dá)的轉(zhuǎn)子慣量與負(fù)載慣量相匹配;
● 連續(xù)負(fù)載工作扭力≦馬達(dá)額定扭力;
● 馬達(dá)最大輸出扭力>系統(tǒng)所需最大扭力(加速時扭力)。
2)選型計算：
● 慣量匹配計算(JL/JM)
● 回轉(zhuǎn)速度計算(負(fù)載端轉(zhuǎn)速，馬達(dá)端轉(zhuǎn)速)
● 負(fù)載扭矩計算(連續(xù)負(fù)載工作扭矩，加速時扭矩)
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