Като основен компонент на съвременната индустриална автоматизация, производителността на серво системите влияе пряко върху точността на движение на оборудването и динамичната реакция. По време на пускането в експлоатация на серво, твърдостта и съотношението на инерция са два критични параметъра, които заедно определят стабилността на системата и скоростта на реакция. Тази статия ще се задълбочи в понятията за коравина на серво и коефициент на инерция, техните методи за пускане в експлоатация и практически съображения в-приложения в реалния свят.
I. Концепция и отстраняване на грешки на серво твърдостта
Коравината на сервосистемата отразява способността на системата да устои на външни смущения, обикновено проявяваща се като комбиниран ефект от усилването на контура на позицията (PG) и усилването на контура на скоростта (VG). Системата с висока -твърдост реагира бързо на команди и издържа на външни смущения, но прекомерната твърдост може да предизвика механични вибрации; система с ниска-твърдост предлага стабилност, но проявява по-бавна динамична реакция.
Методи за отстраняване на грешки:
1. Регулиране на усилването на позиционния контур (PG).
PG определя способността на системата да коригира отклоненията на позицията. Увеличаването на PG подобрява твърдостта, но изисква повишено внимание, за да се избегне превишаване. Препоръчва се "инкременталният метод": Започнете от по-ниска стойност и постепенно я увеличавайте, докато наблюдавате вибрациите на оборудването. След като се появи леко трептене, намалете печалбата с 5%-10%.
2. Оптимизация на усилването на контура на скоростта (VG).
VG влияе върху скоростта на реакция на веригата за скорост. По време на отстраняването на грешки поправете PG и постепенно увеличете VG, докато грешката при проследяване на команда за скорост бъде сведена до минимум. В типичните сценарии съотношението VG-към-PG е приблизително 1:3 (напр., когато PG=30, VG≈10).
3. Технология за предварителна компенсация
За приложения с висока-скорост и висока{1}}прецизност активирайте препращане на скоростта и ускоряване. Задайте скоростта на предаване напред на 80%-95% и ускорението на 60%-80%. Това значително намалява грешката при проследяване, без да увеличава риска от вибрации.
Казус от практиката:
CNC машинен инструмент показа грешки в контура по време на дъгова обработка. Чрез увеличаване на PG от 25 на 35, регулиране на VG от 8 на 12 и активиране на 85% скоростна подаване напред, точността на контура се подобри с 42%. Обърнете внимание, че различните механични структури (напр. директно задвижване срещу трансмисия с водещ винт) проявяват значителни вариации в чувствителността към параметрите на коравина.
II. Изчисляване и съпоставяне на коефициента на инерция
Коефициентът на инерция се дефинира като съотношението на инерцията на товара към инерцията на ротора на двигателя (JL/JM), което пряко влияе върху производителността и стабилността на ускорението на системата. Традиционният опит предполага ограничаване на съотношението на инерцията до 10:1, но съвременната серво технология вече поддържа по-високи съотношения (до 50:1 в определени приложения).
Метод на изчисление:
1. Измерване на инерцията на товара
● Получава се чрез функции за само{0}}идентификация на двигателя (напр. Yaskawa Σ-7 серия „Настройка с едно докосване“).
● Изчисляване по формула: За въртящи се товари, JL=0.5mr²; натоварванията при линейно движение изискват преобразуване в инерция на вала на двигателя (JL=m × (v/ω)²).
2. Стратегия за оптимизация:
Когато коефициентът на инерция е > 15, препоръчайте:
a) Увеличете предавателното отношение (подобрява квадратното отношение; напр. предавателно отношение 12 намалява еквивалентното инерционно отношение до 1/4)
б) Изберете високо{0}}инерционен двигател
c) Регулиране на интегралното време на контура на скоростта (обикновено увеличаване с 20%-30%)
Обработка на специални сценарии:
В много{0}}ставните роботизирани системи коефициентът на инерция на всяка ос варира в зависимост от позата. За робот с 6 оси, където коефициентът на инерция на 4-та ос се променя от 81 по време на движение, приложете:
● Активиране на адаптивно филтриране (напр. функцията за потискане на вибрациите на Mitsubishi MR-J4).
● Конфигуриране на множество набори от параметри за усилване и автоматично превключване чрез PLC.
III. Съвместна настройка на коефициента на твърдост и инерция
Тези два параметъра са свързани, изисквайки спазване на принципа за отстраняване на грешки „първо инерцията, след това твърдостта“:
1. Основни стъпки:
● След механично сглобяване първо измерете действителното съотношение на инерция.
● Предварително зададени параметри на контура на скоростта въз основа на обхвата на съотношението (напр., когато коефициентът на инерция > 20, първоначалната VG е настроена на 70% от стандартната стойност).
● Накрая регулирайте усилването на контура на позицията.
2. Техники за потискане на вибрациите:
● Активиране на филтри с прорези в диапазона на високочестотни вибрации от 500-800Hz.
● За ниско{0}}честотни вибрации (<100Hz), appropriately reduce PG and increase the speed loop integral time.
3. Метод на динамично изпитване:
Използвайте трапецовидна крива на скоростта за тестване, като наблюдавате грешките при проследяване по време на различни фази на ускорение:
● Голяма грешка по време на ускоряване → Увеличете VG или добавете препратка към ускорение.
● Грешка при постоянна скорост → Регулирайте PG.
● Превишаване по време на забавяне → Оптимизиране на времевата константа на забавяне.
IV. Усъвършенствани техники за настройка и промишлени приложения
1. Технология за адаптивен контрол
Например контролът на HRV в системата 30iB на Fanuc може да идентифицира промените в натоварването в реално време и автоматично да регулира печалбите. В приложенията на машини за леене под налягане, той намалява колебанията на позицията с 60%, когато коефициентите на инерция варират.
2. Конфигурация на двойна-затворена-система
Високо{0}}прецизните шлифовъчни машини често използват двойна обратна връзка (моторен енкодер + линейна скала). Основните съображения включват:
● Недостатъчната механична твърдост може да причини колебания в линейната обратна връзка.
● Задайте разделителна способност на линейния мащаб на 5–10 пъти по-голяма от тази на моторния енкодер.
3. Справка за параметър на индустрията:
| Индустриални приложения | Типичен коефициент на инерция | PG рейтинг | VG рейтинг |
| SMT машина за поставяне | 3-8 | 40-60 | 15-25 |
| Машина за леене под налягане | 15-30 | 20-35 | 8-15 |
| Портална машина | 5-12 | 30-45 | 10-20 |
V. Решения на често срещани проблеми
1. Проблем с-нискочестотните вибрации
Опаковъчна машина показва постоянни вибрации в честотната лента от 5Hz. Решено чрез следните стъпки:
● Проверете хлабината на механичната трансмисия<0.05mm.
● Намалете VG от 12 на 9 и коригирайте PG от 35 на 28.
● Увеличете интегралното време на контура на скоростта от 100ms на 150ms.
2. Грешка при разпознаване на инерцията
Когато използвате -скоростни кутии на трети страни, измерените съотношения на инерция може да се отклоняват до 30% от теоретичните стойности. Препоръки:
● Направете множество измервания на няколко типични позиции и изчислете средната стойност.
● Отчитане на еквивалентните промени на инерцията, причинени от луфт на скоростната кутия.
3. Твърдост Сценарии за внезапна промяна
За сценарии като машини за щамповане, които изпитват внезапно увеличаване на твърдостта при контакт с детайлите, контрамерките включват:
● Конфигурирайте два набора от параметри и превключвайте между тях чрез IO сигнали.
● Използвайте сензори за налягане, за да задействате превключване на усилването (забавянето на превключването трябва да бъде<10ms).
С напредъка на интелигентното производство серво настройката преминава от подходи,-базирани на опит, към-данни. Инженерите се съветват да създадат бази данни с параметри, документиращи оптимални комбинации от параметри при различни работни условия, допълнени от инструменти за анализ на вибрационния спектър за прецизна настройка. В бъдеще предсказуемата настройка, интегрирана с технологията за цифрови близнаци, ще се появи като нова посока на развитие.