一、適用范圍：

　　本調(diào)試方法適用于配置華中8型數(shù)控系統(tǒng)的硬軌數(shù)控機(jī)床，其中具體的伺服參數(shù)調(diào)試方法也適合現(xiàn)階段的各類型伺服驅(qū)動(dòng)器。

二、硬軌機(jī)床的特性：

　　具有很高的剛性，切削載荷大。摩擦阻力大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)滯后。

三、調(diào)試目的：

　　保證伺服系統(tǒng)在其整個(gè)速度區(qū)間內(nèi)運(yùn)行時(shí)，不產(chǎn)生振蕩、嘯叫、爬行等異常現(xiàn)象的情況下，獲得一個(gè)較高的動(dòng)態(tài)特性。

四、適用的硬件平臺(tái)：

　　華中HNC-808、818、848系列的數(shù)控系統(tǒng)（V1.11.01以上版本）配 HSV-160U、180U伺服驅(qū)動(dòng)單元。軟件配置“伺服調(diào)試”功能模塊。

五、調(diào)試步驟及方法：

　　1 驅(qū)動(dòng)器自適應(yīng)：

　　正確連接電機(jī)、驅(qū)動(dòng)、系統(tǒng)后將機(jī)床上電，根據(jù)電機(jī)型號(hào)將伺服驅(qū)動(dòng)器的PA43號(hào)參數(shù)設(shè)置相應(yīng)的值后保存斷電，再次上電后驅(qū)動(dòng)器便載入適應(yīng)該電機(jī)的一套缺省參數(shù)。

　　2 主要性能參數(shù)調(diào)整：

　　伺服驅(qū)動(dòng)器主要的性能參數(shù)調(diào)整有三個(gè)：速度環(huán)比例增益、速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)、位置環(huán)比例增益。

　　首先進(jìn)入系統(tǒng)后設(shè)置各個(gè)軸的基本參數(shù)后，保證機(jī)床能正常運(yùn)行后，再進(jìn)入到診斷菜單下的伺服調(diào)試界面，使用調(diào)試工具中的“速度環(huán)”采集項(xiàng)依次對(duì)每個(gè)軸的性能進(jìn)行分析調(diào)整。

　　將機(jī)床移至適當(dāng)位置后，按下該菜單中的“配置”鍵，設(shè)置測(cè)量行程和測(cè)量速度后返回，系統(tǒng)將自動(dòng)載入測(cè)試程序。如下圖所示：

　　按照系統(tǒng)提示，在自動(dòng)方式下按下循環(huán)啟動(dòng)即可對(duì)該軸的指令速度、實(shí)際速度、加速度進(jìn)行采集，系統(tǒng)還提供了速度波動(dòng)范圍及加速度最大最小值等相關(guān)信息的顯示。如下圖所示：

　　【位置環(huán)比例增益】的大小影響著電機(jī)定位的鎖定剛性及運(yùn)行時(shí)的跟蹤誤差。

　　【速度環(huán)比例增益】的大小影響著電機(jī)速度的響應(yīng)快慢。

而提高整個(gè)伺服系統(tǒng)的響應(yīng)及剛性，可以減小硬軌帶來(lái)的滯后延時(shí)影響。使得后續(xù)在圓度調(diào)試中的過(guò)象限突跳補(bǔ)償更加容易補(bǔ)償。

　　【速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)】的大小影響電機(jī)穩(wěn)態(tài)速度誤差的大小及速度環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　速度環(huán)比例增益、積分時(shí)間常數(shù)僅對(duì)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)起作用，所以我們可以使用較高的測(cè)量速度測(cè)試，觀察加速波形來(lái)判斷速度環(huán)比例增益是否需要進(jìn)一步提高。如下圖所示：

　　速度環(huán)參數(shù)調(diào)整的原則：是保證速度環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定（不振蕩）的前提下，允許超調(diào)并只有一個(gè)超調(diào)量不大的波頭，使速度環(huán)響應(yīng)最快，并且系統(tǒng)穩(wěn)定工作。如下列三幅圖中的第三幅圖所示：

　　速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)調(diào)整的原則：為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定的工作，應(yīng)該調(diào)整速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)。調(diào)整的原則是，負(fù)載慣量折算到電機(jī)軸上的值與電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量的倍數(shù)越大，速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)的值應(yīng)增加越大。

　　逐步提高速度環(huán)比例增益，以提高機(jī)床響應(yīng)速度。

　　而伺服電機(jī)帶上實(shí)際負(fù)荷時(shí)，由于實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩和負(fù)載慣量的增大，會(huì)使速度環(huán)的帶寬相對(duì)空載時(shí)變窄。在較高的速度環(huán)增益下，實(shí)際負(fù)荷較大的機(jī)床（硬軌機(jī)床），更容易發(fā)生電機(jī)工作不穩(wěn)定而引起的振蕩現(xiàn)象。如下圖所示：

　　此時(shí)需要略微降低速度環(huán)比例增益，使之進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，然后逐步提高位置環(huán)比例增益，直至再次出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，再適當(dāng)降低直至穩(wěn)定。這樣伺服系統(tǒng)便獲得了一個(gè)稍微較高的剛性和響應(yīng)速度。如下圖所示：

3 抑制振蕩類的參數(shù)調(diào)整：

　　由于硬軌機(jī)床的特性，往往導(dǎo)致此時(shí)我們獲得的剛性和響應(yīng)速度還不足夠，判斷條件為：在“位置環(huán)”采集項(xiàng)中使用1000mm/min的進(jìn)給速度移動(dòng)該軸，觀察跟蹤誤差最大值是否在0.2mm以內(nèi)。當(dāng)然該項(xiàng)指標(biāo)能控制的越小越好。

　　若慣量相對(duì)較大的機(jī)床可增加【速度環(huán)反饋濾波因子】及【轉(zhuǎn)矩指令濾波時(shí)間】這兩項(xiàng)參數(shù)，可有效降低振蕩，使得速度環(huán)比例增益可進(jìn)一步提升。速度環(huán)反饋濾波因子缺省值為1，一般情況下最大調(diào)整到4；而轉(zhuǎn)矩指令濾波時(shí)間缺省值為1，一般情況下最大調(diào)整到10。如下列兩幅圖所示：

4 特性優(yōu)化調(diào)整：

　　此前的參數(shù)調(diào)整屬于粗調(diào)，增益類參數(shù)可每次增加200~400，若伺服系統(tǒng)發(fā)生振蕩則減少100~50。而找到臨界點(diǎn)后，首先加入適當(dāng)濾波類參數(shù)后，再進(jìn)行增益類參數(shù)的細(xì)調(diào)。

　　每次增加50~20，若發(fā)生振蕩則減少20~10。較大的濾波參數(shù)雖然可以進(jìn)一步的提高伺服系統(tǒng)的特性，但是會(huì)增加機(jī)床運(yùn)行時(shí)的噪音，在不產(chǎn)生附加振蕩的情況下（可通過(guò)加速波形觀察到）應(yīng)適當(dāng)控制在一定范圍以內(nèi)（比如85分貝以下）。

　　若濾波類參數(shù)無(wú)法提高，即在臨界點(diǎn)時(shí)將濾波類參數(shù)加大后振蕩反而更加明顯。如下列三幅圖所示：

　　說(shuō)明機(jī)床的運(yùn)行阻力較大（脫開(kāi)電機(jī)后用手旋轉(zhuǎn)絲桿非常吃力），應(yīng)檢查導(dǎo)軌潤(rùn)滑、鑲條松緊、絲桿裝配精度等方面原因。

　　參數(shù)方面可通過(guò)提高【電流環(huán)控制比例增益】及降低【電流環(huán)控制積分時(shí)間】來(lái)加大電機(jī)的出力及響應(yīng)能力。

　　注意：電流環(huán)控制比例增益參數(shù)值較大時(shí)易引起電機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)器報(bào)警。

補(bǔ)充：

　　在系統(tǒng)能穩(wěn)定工作的前提下，較大的速度環(huán)比例增益和較小的速度環(huán)時(shí)間常數(shù)，可以獲得較好的速度響應(yīng)。較大的速度環(huán)比例增益和過(guò)小的速度環(huán)時(shí)間常數(shù)，較容量發(fā)生系統(tǒng)振蕩，工作不穩(wěn)定；較小的速度環(huán)比例增益和過(guò)大的速度環(huán)時(shí)間常數(shù)，電機(jī)速度響應(yīng)低，電機(jī)運(yùn)行易出現(xiàn)爬行狀態(tài)。

　　注意：多軸同時(shí)進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算時(shí)，各軸的位置比例增益值應(yīng)調(diào)整為一樣。否則會(huì)出現(xiàn)伺服不匹配的情況，導(dǎo)致兩軸插補(bǔ)加工整圓時(shí)出現(xiàn)橢圓的現(xiàn)象，可參考圓度調(diào)試方法。