伺服驅(qū)動(dòng)器是現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制的重要組成部分,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人及數(shù)控加工中心等自動(dòng)化設(shè)備中。尤其是應(yīng)用于控制交流永磁同步電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。當(dāng)前交流伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設(shè)計(jì)合理與否,對(duì)于整個(gè)伺服控制系統(tǒng),特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關(guān)鍵作用
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在伺服驅(qū)動(dòng)器速度閉環(huán)中,電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)速度測(cè)量精度對(duì)于改善速度環(huán)的轉(zhuǎn)速控制動(dòng)靜態(tài)特性至關(guān)重要。為尋求測(cè)量精度與系統(tǒng)成本的平衡,一般采用增量式光電編碼器作為測(cè)速傳感器,與其對(duì)應(yīng)的常用測(cè)速方法為M/T測(cè)速法。M/T測(cè)速法雖然具有一定的測(cè)量精度和較寬的測(cè)量范圍,但這種方法有其固有的缺陷,主要包括:1)測(cè)速周期內(nèi)必須檢測(cè)到至少一個(gè)完整的碼盤脈沖,限制了低可測(cè)轉(zhuǎn)速;2)用于測(cè)速的2個(gè)控制系統(tǒng)定時(shí)器開(kāi)關(guān)難以嚴(yán)格保持同步,在速度變化較大的測(cè)量場(chǎng)合中無(wú)法保證測(cè)速精度。因此應(yīng)用該測(cè)速法的傳統(tǒng)速度環(huán)設(shè)計(jì)方案難以提高伺服驅(qū)動(dòng)器速度跟隨與控制性能
由于機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)為全閉環(huán)結(jié)構(gòu),無(wú)法通過(guò)脫開(kāi)電動(dòng)機(jī)與機(jī)械部分的連接進(jìn)行試驗(yàn)。為了確認(rèn)故障部位,維修時(shí)首先在機(jī)床斷電、松開(kāi)夾緊機(jī)構(gòu)的情況下,手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)Z軸絲杠,未發(fā)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的異常,初步判定故障是由伺服系統(tǒng)或數(shù)控裝置不良引起的。
為了進(jìn)一步確定故障部位,維修時(shí)在系統(tǒng)接通的情況下,利用手輪少量移動(dòng)Z軸(移動(dòng)距離應(yīng)控制在系統(tǒng)設(shè)定的大允許跟隨誤差以內(nèi),防止出現(xiàn)跟隨誤差報(bào)警),測(cè)量Z軸直流驅(qū)動(dòng)器的速度給定電壓,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)速度給定有電壓輸入,其值大小與手輪移動(dòng)的距離、方向有關(guān)。由此可以確認(rèn)數(shù)控裝置工作正常,故障是由于伺服驅(qū)動(dòng)器的不良引起的。
由于本機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用的是全閉環(huán)結(jié)構(gòu),檢測(cè)系統(tǒng)使用的是HEIDENHAIN公司的光柵。為了判定故障部位,維修時(shí)首先將數(shù)控裝置輸出的X、Y軸速度給定,將驅(qū)動(dòng)使能以及X、Y軸的位置反饋進(jìn)行了對(duì)調(diào),使數(shù)控的X軸輸出控制Y軸,Y軸輸出控制X軸。經(jīng)對(duì)調(diào)后,操作數(shù)控系統(tǒng),手動(dòng)移動(dòng)Y軸,機(jī)床X軸產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),且工作正常,證明數(shù)控裝置的位置反饋信號(hào)接口電路*。
但操作數(shù)控系統(tǒng),手動(dòng)移動(dòng)X軸,機(jī)床Y軸不運(yùn)動(dòng),同時(shí)數(shù)控顯示“ERR21,X軸測(cè)量系統(tǒng)錯(cuò)誤”報(bào)警。由此確認(rèn),報(bào)警是由位置測(cè)量系統(tǒng)不良引起的,與數(shù)控裝置的接口電路無(wú)關(guān)。檢查測(cè)量系統(tǒng)電纜連接正確、可靠,排除了電纜連接的問(wèn)題。
利用示波器檢查位置測(cè)量系統(tǒng)的前置放大器EXE601/5-F的Ual和Ua2、*Ua1和Ua2輸出波形,發(fā)現(xiàn)Ua1相無(wú)輸出。進(jìn)一步檢查光柵輸出(前置放大器EXE601/5-F的輸入)信號(hào)波形,發(fā)現(xiàn)Ie1無(wú)信號(hào)輸入。檢查本機(jī)床光柵安裝正確,確認(rèn)故障是由于光柵不良引起的:更換光柵LS903后,機(jī)床恢復(fù)正常工作。
大隈OKUMA數(shù)控配件驅(qū)動(dòng)器銷售提供售后維修采用伺服驅(qū)動(dòng)器—電動(dòng)機(jī)互饋對(duì)拖的測(cè)試平臺(tái)
這種測(cè)試系統(tǒng)由四部分組成,分別是三相PWM整流器、被測(cè)伺服驅(qū)動(dòng)器—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、負(fù)載伺服驅(qū)動(dòng)器—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及上位機(jī),其中兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器互相連接。被測(cè)電動(dòng)機(jī)工作于電動(dòng)狀態(tài),負(fù)載電動(dòng)機(jī)工作于發(fā)電狀態(tài)。被測(cè)伺服驅(qū)動(dòng)器—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)工作于速度閉環(huán)狀態(tài),用來(lái)控制整個(gè)測(cè)試平臺(tái)的轉(zhuǎn)速,負(fù)載伺服驅(qū)動(dòng)器—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)工作于轉(zhuǎn)矩閉環(huán)狀態(tài),通過(guò)控制負(fù)載電動(dòng)機(jī)的電流來(lái)改變負(fù)載電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩大小,模擬被測(cè)電機(jī)的負(fù)載變化,這樣互饋對(duì)拖測(cè)試平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)速度和轉(zhuǎn)矩的靈活調(diào)節(jié),完成各種試驗(yàn)功能測(cè)試。上位機(jī)用于監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行,根據(jù)試驗(yàn)要求向兩臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制指令,同時(shí)接收它們的運(yùn)行數(shù)據(jù),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析與顯示。
對(duì)于這種測(cè)試系統(tǒng),采用高性能的矢量控制方式對(duì)被測(cè)電動(dòng)機(jī)和負(fù)載設(shè)備分別進(jìn)行速度和轉(zhuǎn)矩控制,即可模擬各種負(fù)載情況下伺服驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)、靜態(tài)性能,完成對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的全面而準(zhǔn)確的測(cè)試。但由于使用了兩套伺服驅(qū)動(dòng)器—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),所以這種測(cè)試系統(tǒng)體積龐大,不能滿足便攜式的要求,而且系統(tǒng)的測(cè)量和控制電路也比較復(fù)雜、成本也很高。