【學習筆記】伺服驅動器調試
四、增益
1.利用剛性表自動調整增益
1）剛性
①剛性體現(xiàn)伺服抗干擾、跟隨指令的能力。增益越強，剛性越強，但也降低了伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量。
②剛度的測試方法：被測伺服工作在位置模式，無外部指令，突加外部干擾轉矩，記錄電機機轉子偏過的最大角度。剛度等于最大角度偏差/干擾轉矩。下圖是突加干擾轉矩時的隨動偏差變化情況。
③舉例：對一個實際慣量50倍的負載，剛性12極，設置不同的負載慣量比觀察運行效果，如下圖所示。綠色代表位置指令，黑色代表速度反饋。慣量比和增益要匹配
④剛性等級經驗值
0級~ 4級：極低的剛性，適合一些大型機械;
5級~ 11級：較低的剛性，一些較大慣量場合；
12級~15級：普通剛性，適合皮帶傳動、齒輪傳動等場合；
16級~20級：較高的剛性，一般的軌跡控制、要求快速定位的場合剛性在這個范圍；
21級及以上：極高的剛性，要求更高的軌跡控制和定位場合。
2）功能碼設置
①H0900=1 標準模式
設置負載慣量比之后，將H0900設為1（默認為0，需要更改），改變H0901(剛性等級)的值，觀察實際效果。
注：H0900=1時，以上表中參數(shù)會根據剛性表自動設置，無法手動更改，除非再改回H0900=0！
②H0900=2 定位模式
a. 設置負載慣量比之后，將H0900設為2，改變H0901的值，觀察實際效果。在要求快速定位的場合可以嘗試使用。
b. 在標準模式調整參數(shù)的基礎上，第二增益(H08-03~H08-05，H07-06) 參數(shù)，也根據H09-01設定的剛性等級自動更新并被存入對應功能碼，且第二增益參數(shù)的位置環(huán)增益應比第一增益參數(shù)高一個剛性等級：
c. 定位模式下在標準模式的基礎上還有如下的設置：速度前饋相關參數(shù)被設為固定值
d. 增益切換相關參數(shù)被設定為固定值：定位模式時，增益切換功能自動開啟。
注：H0900=2時，以上表中參數(shù)會根據剛性表自動設置，無法手動更改，除非再改回H0900=0！
2. 手動調整增益
1）調整指標
①波形平滑
指令發(fā)送過程中很平滑，定位完成之后也很平滑。
②整定時間
位置指令結束輸入到輸出位置指令到達信號的時間間隔，是衡量定位的快慢的直接指標，最快1ms以內。
③過沖
在定位結束的過程中發(fā)生隨動偏差正負的變化就是過沖，如下圖所示。實際表現(xiàn)就是沖過去再返回。
2）參數(shù)介紹
①位置環(huán)比例增益（H0802)
參數(shù)作用：決定位置環(huán)能夠跟隨的，變化的位置指令最高頻率。
調整方法：根據定位時間進行調整。設定的越大，對位置指令的跟隨性越好，隨動偏差越小，定位時間也會縮短，并提高電機靜止時抵抗外界擾動的能力。但過大的設定會使機械發(fā)生共振或過沖。
注意點：位置環(huán)的帶寬為H0802/2PI，速度環(huán)的帶寬為H0800（前提是慣量設置正確）。為使系統(tǒng)良好工作，速度環(huán)帶寬必須是位置環(huán)帶寬的3~5倍，因此，3≤（2π×H08-00）/H08-02≤5。
②速度環(huán)比例增益（H0800）
參數(shù)作用：決定速度環(huán)能夠跟隨的，變化的速度指令最高頻率。
在負載慣量比平均值(H08-15) 設置正確的前提下，可認為： 速度環(huán)最高跟隨頻率=H08-00
調整方法：在不發(fā)生噪聲、振動的范圍內，增大此參數(shù)，可加快定位時間，帶來更好的速度穩(wěn)定性和跟隨性； 發(fā)生噪音，則降低參數(shù)設定值； 發(fā)生機械振動時使用機械共振抑制功能。
③速度環(huán)積分時間常數(shù)（H0801）
參數(shù)作用：速度積分可以消除凈差，
調整方法：減小設定值可加強積分作用，加快定位時間，但設定值過小易引起機械振動，設定值過高，將導致速度環(huán)偏差總不能歸零。當H08-01=512.00ms 時，積分無效。
注意點：建議速度積分時間常數(shù)和速度比例滿足以下關系：
默認速度環(huán)增益25.0Hz，默認積分時間常數(shù)31.83ms，25 × 31.83 ≈ 800，符合上述關系。
④轉矩指令濾波時間(H0705)
參數(shù)作用：消除高頻噪聲，抑制機械共振。
調整方法：應保證轉矩指令低通濾波器的截止頻率高于速度環(huán)最高跟隨頻率的4 倍，因此： 1000 /（2π×H07-05 ）≥ (H08-00)×4
注意點：a. 增大H08-00 發(fā)生振動時，可通過調整H07-05 抑制振動：
b. 設定值過大，將導致電流環(huán)的響應降低；
c. 需抑制停機時的振動，可嘗試加大H08-00，減小H07-05；
d. 電機停止狀態(tài)振動過大，可嘗試減小H07-05 設定值。
e. 但是因為轉矩環(huán)的響應必須遠大于速度環(huán)的響應，轉矩指令濾波時間不能太大，否則會引起控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。
3）前饋
①無前饋
②速度前饋
a. 速度前饋可應用于位置控制模式及全閉環(huán)功能。使用速度前饋功能，可以提高速度指令響應，減小固定速度時的位置偏差。
b. 功能碼：
c. 加入速度前饋曲線
③速度前饋 力矩前饋
a. 位置控制模式，采用轉矩前饋，可以提高轉矩指令響應，減小固定加減速時的位置偏差；速度控制模式，采用轉矩前饋，可以提高轉矩指令響應，減小固定速度時的速度偏差。
b. 功能碼說明
c. 加入速度前饋與轉矩前饋
4）濾波
5）偽微分調節(jié)
非轉矩控制模式下，可使用偽微分調節(jié)控制(Pseudo-DiffErential-Forward-Feedback Control,，簡稱PDFF 控制)，對速度環(huán)控制方式進行調整。
a. 參數(shù)說明：
非轉矩控制模式下，改變速度環(huán)的控制方法。默認為100%，PI控制，設為非100%即為PDFF控制，可用來增加對外力的抵抗能力以及改善速度響應波形。
b. 調整方法：
H08-24 設置過小，速度環(huán)響應變慢；
速度反饋存在過沖時，將H08-24 由100.0 逐漸減小，直至某一設定值下，偽微分前饋控制取得效果。
H08-24=100.0 時，速度環(huán)控制方法不變，為默認的比例積分控制。
c. 下圖是PDFF系數(shù)對速度上升緩慢以及定位完成緩慢的改善。
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