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美國(guó)AB伺服控制器的四種控制方式

　　數(shù)控機(jī)床中伺服驅(qū)動(dòng)器控制按其結(jié)構(gòu)可分成開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)（半閉環(huán)）控制。如果詳細(xì)分類，開(kāi)環(huán)控制又可分為普通型和反饋補(bǔ)償型，閉環(huán)（半閉環(huán)）控制也可分為普通型和反饋補(bǔ)償型。[1]

　　折疊反饋補(bǔ)償型開(kāi)環(huán)控制

　　開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的精度較低，這是由于伺服驅(qū)動(dòng)器的步距誤差、起停誤差、機(jī)械系統(tǒng)的誤差都會(huì)直接影響到定位精度。應(yīng)采用補(bǔ)償型進(jìn)行改進(jìn)，這種系統(tǒng)且有開(kāi)環(huán)與閉環(huán)兩者的優(yōu)點(diǎn)，即具有開(kāi)環(huán)的穩(wěn)定性和閉環(huán)的精確性。不會(huì)因?yàn)闄C(jī)床的諧振頻率、爬行、失動(dòng)等引起系統(tǒng)振蕩。反饋補(bǔ)償型開(kāi)環(huán)控制不需要間隙補(bǔ)償和螺距補(bǔ)償。

　　折疊閉環(huán)控制

　　由于開(kāi)環(huán)控制的精度不能很好地滿足機(jī)床的要求，為了提高伺服驅(qū)動(dòng)器的控制精度，最根本的辦法是采用閉環(huán)控制方式。即不但有前身控制通道，而且有檢測(cè)輸出的反饋通道，指令信號(hào)與反饋信號(hào)比較后得到偏差信號(hào)，形成以偏差控制的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

　　折疊半閉環(huán)控制

　　對(duì)于閉環(huán)控制系統(tǒng)，合理的設(shè)計(jì)可以得到可靠的穩(wěn)定性和很高的精度，但是直接測(cè)量工作臺(tái)的位置信號(hào)需要用如光柵、有磁尺或直線感應(yīng)同步器等安裝、維護(hù)要求較高的位置檢測(cè)裝置。通過(guò)對(duì)傳動(dòng)軸或絲杠角位移的測(cè)量，可間接地獲得位置輸出量的等效反饋信號(hào)。由于這部分傳動(dòng)引起的誤差不能被閉環(huán)系統(tǒng)中不包含從旋轉(zhuǎn)軸到工作臺(tái)之間的傳動(dòng)鏈，因此這部分傳動(dòng)引起的誤差不能被閉環(huán)系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)償，所以稱這種由等效反饋信號(hào)構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)為半閉環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)器，這種控制方式稱為半閉環(huán)控制方式。

　　折疊反饋補(bǔ)償型的半閉環(huán)控制

　　這種伺服驅(qū)動(dòng)器控制補(bǔ)償原理與開(kāi)環(huán)補(bǔ)償系統(tǒng)相同，由旋轉(zhuǎn)變壓器和感應(yīng)同步器組成的兩套獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)均以鑒幅方式工作。該系統(tǒng)的缺點(diǎn)是成本高，要用兩套檢測(cè)系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是比全閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)整容易，穩(wěn)定性好，適合用做高精度大型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。

　　現(xiàn)代伺服驅(qū)動(dòng)器均已微計(jì)算機(jī)化，大部分提供自動(dòng)增益調(diào)整( autotuning)的功能，可應(yīng)付多數(shù)負(fù)載狀況。在參數(shù)調(diào)整時(shí)，可先使用自動(dòng)參數(shù)調(diào)整功能，必要時(shí)再手動(dòng)調(diào)整。

　　AB事實(shí)上，自動(dòng)增益調(diào)整也有選項(xiàng)設(shè)置，一般將控制響應(yīng)分為幾個(gè)等級(jí)，如高響應(yīng)、中響應(yīng)、低響應(yīng)，用戶可依據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)置。

　　位置比例增益

　　1、設(shè)定位置環(huán)調(diào)節(jié)器的比例增益；

　　2、設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數(shù)值太大可能會(huì)引起振蕩或超調(diào)；

　　3、參數(shù)數(shù)值由具體的伺服系統(tǒng)型號(hào)和負(fù)載情況確定。

　　位置前饋增益

　　1、設(shè)定位置環(huán)的前饋增益；

　　2、設(shè)定值越大時(shí)，表示在任何頻率的指令脈沖下，位置滯后量越小；

　　3、位置環(huán)的前饋增益大，控制系統(tǒng)的高速響應(yīng)特性提高，但會(huì)使系統(tǒng)的位置不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生振蕩；

　　4、不需要很高的響應(yīng)特性時(shí)，本參數(shù)通常設(shè)為0表示范圍：0~100%。

　　速度比例增益

　　1、設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的比例增益；

　　2、設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)型號(hào)和負(fù)載值情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大；

　　3、在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較大的值。

　　速度積分時(shí)間常數(shù)

　　1、設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)；

　　2、設(shè)置值越小，積分速度越快。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)型號(hào)和負(fù)載情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大；

　　3、在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較小的值。

　　速度反饋濾波因子

　　1、設(shè)定速度反饋低通濾波器特性；

　　2、數(shù)值越大，截止頻率越低，電機(jī)產(chǎn)生的噪音越小。如果負(fù)載慣量很大，可以適當(dāng)減小設(shè)定值。數(shù)值太大，造成響應(yīng)變慢，可能會(huì)引起振蕩；

　　3、數(shù)值越小，截止頻率越高，速度反饋?lái)憫?yīng)越快。如果需要較高的速度響應(yīng)，可以適當(dāng)減小設(shè)定值。

　　最大輸出轉(zhuǎn)矩設(shè)置

　　1、設(shè)置伺服電機(jī)的內(nèi)部轉(zhuǎn)矩限制值；

　　2、設(shè)置值是額定轉(zhuǎn)矩的百分比；

　　3、任何時(shí)候，這個(gè)限制都有效定位完成范圍；

　　4、設(shè)定位置控制方式下定位完成脈沖范圍；

　　5、本參數(shù)提供了位置控制方式下驅(qū)動(dòng)器判斷是否完成定位的依據(jù)，當(dāng)位置偏差計(jì)數(shù)器內(nèi)的剩余脈沖數(shù)小于或等于本參數(shù)設(shè)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)器認(rèn)為定位已完成，到位開(kāi)關(guān)信號(hào)為 ON，否則為OFF；

　　6、在位置控制方式時(shí)，輸出位置定位完成信號(hào)，加減速時(shí)間常數(shù)；

　　7、設(shè)置值是表示電機(jī)從0~2000r/min的加速時(shí)間或從2000~0r/min的減速時(shí)間；

　　8、加減速特性是線性的到達(dá)速度范圍；

　　9、設(shè)置到達(dá)速度；

　　10、在非位置控制方式下，如果電機(jī)速度超過(guò)本設(shè)定值，則速度到達(dá)開(kāi)關(guān)信號(hào)為ON，否則為OFF；

　　11、在位置控制方式下，不用此參數(shù)；

　　12、與旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)。