機(jī)床商務(wù)網(wǎng)技術(shù)文章
基于PMAC加工中心數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試
閱讀：443 發(fā)布時(shí)間：2020-8-11 4.1 PID調(diào)試
基于PMAC的運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)全數(shù)字的伺服系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)可以 滿足高精度和高速度的要求。閉環(huán)伺服系統(tǒng)由位置環(huán)和速度環(huán)組成[4°]。位置環(huán)包括位置控 制模塊、位置檢測和反饋裝置；速度環(huán)包括伺服電動(dòng)機(jī)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、速度測量和 反饋裝置[4()]。
1.PMAC的PID控制
PID (proportional gain 、integral gain、derivative gain)控制算法是一種在工業(yè)自動(dòng)
化領(lǐng)域起到重要作用的經(jīng)典控制算法，非常好的自動(dòng)控制理論里面的基礎(chǔ)的。PMAC 運(yùn)動(dòng)控制器中給用戶和開發(fā)者提供了 “PID+速度/加速度前饋+NOTCH濾波”的控制環(huán)算 法[41]。典型PMAC內(nèi)部PID +陷波濾波器算法原理圖如圖4-1所示，表4-1表示PMAC 的PID控制算法相關(guān)參數(shù)[42]。
其中 Kp: Proportional Gain (1x30 比例增益)；Kd:Derivative Gain (1x31 微分增益)；
Kvff: Vel Feedforward Gain(Ix32 速度前饋)；Ki: Integral Gain(Ix33 積分增益)；IM: Integration
Mode (Ix34 積分模式)；Kaff：Acceleration Feedforward Gain(Ix35 加速度前饋)。
表4-1 PM AC的pro控制算法參數(shù)
| 變量 | 參數(shù) | 作用 | 數(shù)值影響 |
| 1x30 | p參數(shù)，比例增益 | 提供系統(tǒng)所需的剛度 | 數(shù)值越大，系統(tǒng)剛性越好，但太大會(huì) 產(chǎn)生振蕩。太小系統(tǒng)會(huì)反應(yīng)延遲。 |
| 1x33 | I參數(shù)，積分增益 | 用于消除穩(wěn)態(tài)誤差 | 與1x63時(shí)間積分誤差有關(guān)：如果輸出 飽滿，1x33無效 |
| 1x31 | D參數(shù)，微分增 姐 | 用于提供足夠的阻尼來保證系 統(tǒng)穩(wěn)定 | 數(shù)值越大，阻尼越大，系統(tǒng)越穩(wěn)定 |
| 1x32 | 速度前饋 | 減小由于微分增益所引起的跟 | 對(duì)電流環(huán),1x32應(yīng)等于或略大于1x31。 |
| 隨誤差 | 對(duì)速度環(huán)，1x32應(yīng)遠(yuǎn)大于1x31 | ||
| 1x35 | 加速度前饋 | 減小由于系統(tǒng)慣性所帶來的跟 隨誤差 | 反應(yīng)滯后特別明顯時(shí)，增加1x35 |
| 1x68 | 摩擦增益 | 減小由于摩擦產(chǎn)生的跟隨誤 差， | 該變量正比于要求速度的符號(hào)，速度 為正，1x68被加進(jìn)輸出，速度為負(fù)， 1x68從輸出中減去。 |
| 1x34 | 積分模式 | 決定積分增益是全程有效還是 | 1x34=0積分增益全程有效1x34= 1積 |
| 只在控制速度為0時(shí)才有效 | 分增益只有在控制速度為0時(shí)有效 |
2. PMAC的PID調(diào)節(jié)
利用PMAC提供的PmacTuningPro軟件對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行PID參數(shù)整定調(diào)節(jié)。 PMACTuningPro提供了 PID自動(dòng)整定功能AutoTuning，但在有負(fù)載的情況下，自整定并
不一定能夠達(dá)到的狀態(tài)，仍需要手動(dòng)整定伺服環(huán)參數(shù)。圖4-2為PID參數(shù)集成整定
對(duì)話框。
PID參數(shù)可以由計(jì)算或者實(shí)驗(yàn)的方法得到，理論計(jì)算的方法有一定的缺陷，所以很多 時(shí)候還是要利用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行現(xiàn)場整的兩種信號(hào)源是階躍位置信號(hào)和拋物線 速度信號(hào)，階躍響應(yīng)主要是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的PID參數(shù)，而拋物線響應(yīng)主要是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特 性，包括速度前饋和加速度前饋，通過多次試驗(yàn)，取其值[43]。
以1號(hào)電機(jī)為例，將其PID參數(shù)設(shè)置為0，階躍響應(yīng)曲線整定曲線如圖4-3所示：a)、 b)比例增益Kp從200開始逐漸增加，響應(yīng)時(shí)間（Rise Time)明顯縮短，當(dāng)Kp增大到一定 程度時(shí)，響應(yīng)時(shí)間又會(huì)延長并且出現(xiàn)震蕩，取響應(yīng)時(shí)間短時(shí)的值作為Kp的值。此時(shí)， 電機(jī)有一定的超調(diào)（OverShoot)現(xiàn)象，我們加入Kd=2Kp，超調(diào)變?yōu)?，響應(yīng)時(shí)間延長， 逐漸減小Kd的值，直到響應(yīng)時(shí)間達(dá)到b)中的值，如c)所示，已經(jīng)比較接近理想值。再 給予Ki 一個(gè)較小值時(shí)，超調(diào)由0.6%降為0.1%，如d)所示，此時(shí)響應(yīng)時(shí)間達(dá)到小，帶 寬（Natural Freq)大，超調(diào)接近于0,達(dá)到系統(tǒng)的理想狀態(tài)。
拋物線信號(hào)響應(yīng)曲線整定見圖4-5，圖a)中Kvff為零時(shí)，伴隨誤差（圖中藍(lán)色線）約 為300cts,伴隨誤差線與指令速度線同相同位。加入速度前饋，令Kvff=10000,可以發(fā)現(xiàn), 此時(shí)伴隨誤差線反向，如圖b)。需取其中間值，使伴隨誤差位于0附近，如圖c)所示， 此時(shí)伴隨誤差主要是由系統(tǒng)慣性帶來，大誤差集中發(fā)生拋物線加速度大處，逐漸加入 Kaff可以減小這類誤差[44]。由于系統(tǒng)存在摩擦，還需要加入適當(dāng)?shù)哪Σ燎梆仯Σ燎梆?/span>
本文采摘自“基于PMAC的加工中心開放式數(shù)控系統(tǒng)研究”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！
本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！
相關(guān)內(nèi)容可查閱：主頁（加工中心）、產(chǎn)品頁（CNC加工中心）、文章頁（數(shù)控加工中心）