伺服驅(qū)動器在控制信號的作用下驅(qū)動執(zhí)行電機(jī),因此驅(qū)動器是否能正常工作直接影響設(shè)備的整體性能。在伺服控制系統(tǒng)中,伺服驅(qū)動器相當(dāng)于大腦,執(zhí)行電機(jī)相當(dāng)于手腳。而伺服驅(qū)動器在伺服控制系統(tǒng)中的作用就是調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,因此也是一個自動調(diào)速系統(tǒng)。驅(qū)動器的核心主控板,驅(qū)動器由繼電器板傳遞控制信號和檢測信號,完成上圖的雙閉環(huán)控制,包括轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和電流調(diào)節(jié),實現(xiàn)執(zhí)行電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制和換相控制。驅(qū)動器的驅(qū)動板從主控板接受信號驅(qū)動功率變換電路,實現(xiàn)執(zhí)行電機(jī)的正常工作。
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在伺服驅(qū)動器速度閉環(huán)中,電機(jī)轉(zhuǎn)子實時速度測量精度對于改善速度環(huán)的轉(zhuǎn)速控制動靜態(tài)特性至關(guān)重要。為尋求測量精度與系統(tǒng)成本的平衡,一般采用增量式光電編碼器作為測速傳感器,與其對應(yīng)的常用測速方法為M/T測速法。M/T測速法雖然具有一定的測量精度和較寬的測量范圍,但這種方法有其固有的缺陷,主要包括:1)測速周期內(nèi)必須檢測到至少一個完整的碼盤脈沖,限制了低可測轉(zhuǎn)速;2)用于測速的2個控制系統(tǒng)定時器開關(guān)難以嚴(yán)格保持同步,在速度變化較大的測量場合中無法保證測速精度。因此應(yīng)用該測速法的傳統(tǒng)速度環(huán)設(shè)計方案難以提高伺服驅(qū)動器速度跟隨與控制性能
國產(chǎn)伺服產(chǎn)品技術(shù)攻關(guān)大多數(shù)還停留在可靠性層面,只有可靠的產(chǎn)品才能被市場認(rèn)可,才能真正帶給它的用戶以價值。國產(chǎn)伺服可靠性不足集中體現(xiàn)在電源不穩(wěn)定、器件降額不夠,這些不可靠因素主要表現(xiàn)在關(guān)鍵器件的電應(yīng)力和熱應(yīng)力的可靠性,其次還有電磁擾動對電路功性能的影響,本文以一個案例的方式討論電源和器件應(yīng)力。
伺服系統(tǒng)基本的性能是力矩、轉(zhuǎn)速、位置的精確性以及響應(yīng)速度。但凡討論伺服性能,我們必須站在系統(tǒng)層面來討論,把電機(jī)性能包括在其中。本文在探討性能測試方面,給出了力矩響應(yīng)、速度響應(yīng)、定位精度和重復(fù)定位精度的測試方法。
為了進(jìn)一步確定故障部位,維修時在系統(tǒng)接通的情況下,利用手輪少量移動Z軸(移動距離應(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)跟隨誤差報警),測量Z軸直流驅(qū)動器的速度給定電壓,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)動器的不良引起的。
由于本機(jī)床伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用的是全閉環(huán)結(jié)構(gòu),檢測系統(tǒng)使用的是HEIDENHAIN公司的光柵。為了判定故障部位,維修時首先將數(shù)控裝置輸出的X、Y軸速度給定,將驅(qū)動使能以及X、Y軸的位置反饋進(jìn)行了對調(diào),使數(shù)控的X軸輸出控制Y軸,Y軸輸出控制X軸。經(jīng)對調(diào)后,操作數(shù)控系統(tǒng),手動移動Y軸,機(jī)床X軸產(chǎn)生運動,且工作正常,證明數(shù)控裝置的位置反饋信號接口電路*。
但操作數(shù)控系統(tǒng),手動移動X軸,機(jī)床Y軸不運動,同時數(shù)控顯示“ERR21,X軸測量系統(tǒng)錯誤”報警。由此確認(rèn),報警是由位置測量系統(tǒng)不良引起的,與數(shù)控裝置的接口電路無關(guān)。檢查測量系統(tǒng)電纜連接正確、可靠,排除了電纜連接的問題。
利用示波器檢查位置測量系統(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)信號波形,發(fā)現(xiàn)Ie1無信號輸入。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)動器銷售提供售后維修采用伺服驅(qū)動器—電動機(jī)互饋對拖的測試平臺
速度帶寬測試方法:調(diào)整伺服驅(qū)動器參數(shù)使電機(jī)空載響應(yīng)性能,將大轉(zhuǎn)速限制在3000RPM,電流設(shè)定為電機(jī)額定電流。用函數(shù)信號發(fā)生器發(fā)一個頻率按照正弦規(guī)律變化的脈沖信號,逐漸加大輸入信號正弦變化的頻率,當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)時正弦變化的頻率定義為伺服驅(qū)動器速度響應(yīng)頻率,速度帶寬測試平臺結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-2所示
對于這種測試系統(tǒng),采用高性能的矢量控制方式對被測電動機(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)動器的動、靜態(tài)性能,完成對伺服驅(qū)動器的全面而準(zhǔn)確的測試。但由于使用了兩套伺服驅(qū)動器—電動機(jī)系統(tǒng),所以這種測試系統(tǒng)體積龐大,不能滿足便攜式的要求,而且系統(tǒng)的測量和控制電路也比較復(fù)雜、成本也很高。