1、.發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)的伺服調(diào)整發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)的伺服調(diào)整非常重要，通過對(duì)伺服系統(tǒng)的調(diào)整可以使伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) (伺服放大器及伺服電機(jī) )工作在最佳狀態(tài)。 但在很多的教材或資料中，大多只談及數(shù)控系統(tǒng)的伺服初始化問題，對(duì)于伺服調(diào)整大多語(yǔ)焉不詳。其實(shí)伺服調(diào)整更重要。本篇擬用通俗易懂的語(yǔ)言對(duì)伺服調(diào)整中的重點(diǎn)問題作一下講解，希望能對(duì)大家有所幫助。所謂伺服，來自英文 servo 的直譯，可簡(jiǎn)單地理解為驅(qū)動(dòng)。所謂伺服調(diào)整，即通過調(diào)整與伺服系統(tǒng)相關(guān)的參數(shù)，使伺服放大器和伺服電機(jī)達(dá)到最佳工作狀態(tài)，亦可稱為伺服優(yōu)化。伺服參數(shù)的設(shè)定分為固定值和可變值兩類。在做伺服參數(shù)初始化時(shí)，固定值的參數(shù)便可以確定，可變值的參數(shù)要在伺服調(diào)整

2、時(shí)確定。數(shù)控系統(tǒng)的伺服控制大多采用三環(huán)控制，分別是位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)。位置環(huán)的作用：接收數(shù)控單元（NC）的移動(dòng)指令脈沖（Mcmd ）與位置反饋脈沖比較運(yùn)算，準(zhǔn)確控制機(jī)床定位。速度環(huán)的作用：接收位置環(huán)傳入的速度指令 (Vcmd), 進(jìn)行加減控制，抑制振蕩。電流環(huán)的作用： 通過轉(zhuǎn)矩指令 (Tcmd)，并根據(jù)實(shí)際負(fù)載的電流反饋狀態(tài)對(duì)放大器實(shí)施脈寬調(diào)制 （ PWM ），輸出扭矩隨負(fù)載扭矩的變化而作出相應(yīng)變化。輸出扭矩隨負(fù)載扭矩的變大而變大，隨負(fù)載扭矩的變小而變小。1 / 8.McmdVcmdTcmdNCK PPK1V/SKt/(Jm .s)PK2V講述了三環(huán)原理后，我們應(yīng)記住這樣一個(gè)結(jié)論：速度環(huán)和

3、粗糙度有關(guān)， 位置環(huán)和輪廓形狀有關(guān)。 也有人習(xí)慣稱粗糙度為光潔度。也就是說如果調(diào)試或加工過程中出現(xiàn)粗糙度不良問題時(shí)，若從伺服控制的角度來調(diào)整，則應(yīng)對(duì)速度環(huán)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。如果出現(xiàn)輪廓形狀誤差變大，應(yīng)重點(diǎn)調(diào)整位置環(huán)。在速度環(huán)中最關(guān)鍵的參數(shù)為負(fù)載慣量比。負(fù)載慣量比在發(fā)那科0系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的參數(shù)是8X21， 18i 16i 0i 系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的參數(shù)是2021。在伺服調(diào)整畫面中，負(fù)載慣量比是以速度增益（VELOCGAIN ）形式出現(xiàn)的。速度環(huán)的增益與負(fù)載慣量比的關(guān)系如下設(shè)定值 =（負(fù)載慣量比 +256）× 100/256無負(fù)載時(shí)，負(fù)載慣量比為0，所以速度增益為100。負(fù)載與電機(jī)慣量相同時(shí)，負(fù)載慣量

4、設(shè)為256，這種狀態(tài)稱為慣量匹配，此時(shí)速度增益為200。速度增益是一個(gè)非常重要的參數(shù)，值應(yīng)該盡量高一些，一般設(shè)為 200。通過增大速度增益， 可以提高伺服剛性和伺服響應(yīng)性， 解決振動(dòng)和粗糙度不良等問題，但是值設(shè)得太大會(huì)引起振動(dòng)。位置環(huán)和輪廓形狀精度有關(guān)，在實(shí)際中通過加工一個(gè)圓來修正2 / 8.形狀輪廓誤差。伺服調(diào)整軟件Servo Guide通過測(cè)圓來修正形狀輪廓誤差。在位置環(huán)中調(diào)整形狀輪廓誤差時(shí)，涉及到對(duì)前饋、伺服增益、加減速時(shí)間常數(shù)、背隙（反向間隙）加速功能的調(diào)整。前饋的調(diào)整從數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令到伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過程中會(huì)有一個(gè)滯后。伺服系統(tǒng)的滯后產(chǎn)生形狀誤差，圓弧切削時(shí)的實(shí)際機(jī)械位

5、置與程序指令存在差異。前饋的功能就是減小形狀誤差。通俗地講是讓電機(jī)先于指令動(dòng)起來，讓電機(jī)有一個(gè)提前運(yùn)動(dòng)量，以克服伺服系統(tǒng)的滯后。前饋功能有效：發(fā)那科 0 系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)參數(shù)8X05#1( 第一位 ) 設(shè)為 116i 18i 0i系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)參數(shù)2005#1（第一位）設(shè)為1前饋的調(diào)整主要是調(diào)整前饋參數(shù)（FALPH）:發(fā)那科0 系統(tǒng)中前饋系數(shù)對(duì)應(yīng)的參數(shù)是8X68， 16i 18i 0i系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的參數(shù)是2068, 取值的范圍9000-10000 。AIAPC、AICC 加工中對(duì)應(yīng)參數(shù)2092。每次調(diào)整值以200 遞增。各軸插補(bǔ)后切削進(jìn)給的加減速時(shí)間常數(shù)的調(diào)整如果值取的小，軸啟動(dòng)時(shí)加速度會(huì)出現(xiàn)急劇變化，容

6、易出現(xiàn)沖擊。取值范圍一般從 24 開始設(shè)定，單位是 ms，每次以 8 個(gè)單位遞加，如 32 ， 40 等。普通加工情況下， 發(fā)那科 0 系統(tǒng)中調(diào)整參數(shù) 0635，在 16i 18i 0i系統(tǒng)中調(diào)整參數(shù)1622，16i 18i 0i系統(tǒng)的 AICC AIAPC 中調(diào)整參數(shù)1768。各軸的伺服環(huán)增益的調(diào)整在伺服調(diào)整畫面中顯示為L(zhǎng)OOP3 / 8.GAIN，單位為 0.01s 1（秒分之一），其本質(zhì)是響應(yīng)時(shí)間。如果值為3000，換算成時(shí)間是3000× 0.01s-1=30s-11/30s 1 0.033s=33ms取值范圍3000-5000 。環(huán)路增益越大， 則位置控制的響應(yīng)越快，形狀誤差

7、變小。但如果太大，系統(tǒng)將不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動(dòng)。發(fā)那科0 系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)參數(shù)為517， 16i 18i 0i參數(shù)為 1825，此參數(shù)非常重要。反向間隙加速功能的調(diào)整在機(jī)械系統(tǒng)中， 如果反向間隙及摩擦很大，就會(huì)造成電機(jī)反向時(shí)產(chǎn)生滯后，在圓弧切削時(shí)產(chǎn)生象限突起，即加工圓時(shí)在0°、 90°、 180°、 270°四處產(chǎn)生突起。相關(guān)參數(shù)如下：反向間隙加速功能有效：發(fā)那科 0 系統(tǒng)參數(shù) 8X03 的#3（第 3 位）設(shè)為1系統(tǒng) 16i 18i 0i參數(shù) 2003 的 #3 （第 3 位）設(shè)為1反向間隙加速量：發(fā)那科 0 系統(tǒng)參數(shù)8X48系統(tǒng) 16i 18i 0i參數(shù) 204

8、8設(shè)定值范圍50-400 ，一般設(shè)為100反向間隙加速時(shí)間：發(fā)那科 0 系統(tǒng) 8X71系統(tǒng) 16i 18i 0i系統(tǒng)參數(shù)2071一般設(shè)為 20在伺服調(diào)整中，除了上述對(duì)形狀輪廓誤差的調(diào)整外，另一個(gè)重要的應(yīng)用是對(duì)機(jī)械振動(dòng)的抑制。這要根據(jù)系統(tǒng)是全閉環(huán)還是半閉環(huán)而分別處理。簡(jiǎn)言之，半閉環(huán)是指位置檢測(cè)信號(hào)來自伺服電機(jī)的編4 / 8.碼器，而全閉環(huán)的位置檢測(cè)信號(hào)是來自光柵尺或磁尺。系統(tǒng)半閉環(huán)時(shí)振動(dòng)的抑制方法第一種方法是調(diào)整 250 s 加速度功能 加速度反饋功能是用軟件對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度反饋信號(hào)微分而得到加速度，再將該值乘以加速度反饋增益（增益即放大倍數(shù)）以補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩指令的功能，用它來抑制速度環(huán)的振蕩。其實(shí)是將

9、機(jī)械負(fù)載作一個(gè)估算，將估算值加到反饋中。適用如下情況：1 電動(dòng)機(jī)與機(jī)械負(fù)載彈性連接2 機(jī)械慣量比電動(dòng)機(jī)慣量大250m加速度反饋增益對(duì)應(yīng)參數(shù)發(fā)那科 0 系統(tǒng)對(duì)應(yīng)參數(shù)8X66 16i18i 0i 對(duì)應(yīng)參數(shù)為2066。設(shè)定值 1 至 20，參數(shù)值為負(fù)值。第二種方法使用HRV濾波器使用 HRV濾波器可以抑制某種頻域的振動(dòng)，現(xiàn)在基本都采用這種方法。發(fā)那科i 系列伺服控制器采用HRV1-HRV4高響應(yīng)矢量控制技術(shù)， 提高了伺服控制的剛性和跟蹤精度，適合高精度輪廓加工。HRV 對(duì)應(yīng)的英文HighResponse Vector ，譯作高響應(yīng)矢量，目的是對(duì)交流電機(jī)矢量控制從硬件和軟件方面進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工

10、的高速和高精度， HRV1 HRV2 HRV3 HRV4電流環(huán)響應(yīng)速度依次越來越快。HRV濾波器中涉及帶寬、阻尼值、中心頻率三個(gè)相關(guān)參數(shù)。中心頻率是指產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)的頻率的中心部分，對(duì)應(yīng)發(fā)那科16i18i 0i對(duì)應(yīng)參數(shù)2113， 0 系統(tǒng)沒有對(duì)應(yīng)參數(shù)。帶寬是指振動(dòng)時(shí)5 / 8.頻率的范圍，常設(shè)為 20。振動(dòng)的中心頻率和帶寬是我們必須要通過某種手段檢測(cè)出來， 例如可以用 Servo Guide 軟件或頻率計(jì)等。阻尼值是指對(duì)振動(dòng)幅度抑制的程度，發(fā)那科系統(tǒng) 16i 18i 0i 對(duì)應(yīng)參數(shù) 2359，阻尼值常設(shè)為 5或 10。取值越小，抑制幅度大。系統(tǒng)全閉環(huán)時(shí)振動(dòng)抑制方法當(dāng)電動(dòng)機(jī)與機(jī)床之間的扭矩變化和間隙

11、等較大時(shí)，如蝸輪蝸桿傳動(dòng)中機(jī)床速度與電動(dòng)機(jī)速度在加減速時(shí)將會(huì)產(chǎn)生很大的差異。此時(shí)采用機(jī)械速度反饋功能，提前估算機(jī)床的速度加入到速度控制中，以穩(wěn)定整個(gè)位置環(huán)的功能。相關(guān)參數(shù)如下： 機(jī)械速度反饋功能有效信號(hào)（MSFE）發(fā)那科 0 系統(tǒng) 8X12 的 #1（第 1 位）設(shè)為 1,功能有效。16i 18i 0i系統(tǒng) 2012#1（第 1 位）設(shè)為 1，功能有效。 機(jī)械速度反饋增益（MCNFB）發(fā)那科 0 系統(tǒng)參數(shù) 8X88 16i 18i 0i系統(tǒng)參數(shù) 2088機(jī)械速度反饋增益的設(shè)定方法：（） 0 系統(tǒng)的機(jī)械速度反饋增益（MCNFB）設(shè)定MCNFB=× 4096× 8192由位置檢

12、測(cè)器輸出的電動(dòng)機(jī)的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)取值范圍0.3-1.0所謂位置檢測(cè)器輸出的電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，是指電機(jī)6 / 8.旋轉(zhuǎn)一圈由光柵欄尺或磁尺發(fā)出的脈沖數(shù)。（）系統(tǒng)16i 18i 0i的機(jī)械速度反饋增益的設(shè)定當(dāng)參數(shù) 2012#1=1 時(shí)機(jī)械速度反饋有效。當(dāng)參數(shù) 2017#7=1 時(shí)，使用速度環(huán)比例項(xiàng)高速處理功能時(shí)，參數(shù)2088 設(shè)為正值。當(dāng)參數(shù) 2017#7=0 時(shí)， 2088 中設(shè)為負(fù)值。當(dāng)柔性齒輪比N/M(對(duì)應(yīng)參數(shù)2084/2085) 為 1 時(shí)，2017#7=1 時(shí)，參數(shù) 2088取值 30-100 ，2017#7=0時(shí)，參數(shù) 2088取值 30- 100。當(dāng)柔性齒輪比N/M ( 對(duì)應(yīng)參數(shù)2084

13、/2085) 不為 1 時(shí)，2017#7=1時(shí)，參數(shù) 2088取值 3000-100002017#7=0時(shí)，參數(shù) 2088取值 3000- 10000注：速度環(huán)中有積分項(xiàng)， PK1V/S，對(duì)應(yīng)參數(shù) 2043，伺服畫面中為 INT.GAIN ；有比例項(xiàng) PK2V對(duì)應(yīng)參數(shù) 2044，伺服畫面中為 PROP.GAIN 。速度環(huán)比例項(xiàng)高速處理功能是將速度環(huán)的比例項(xiàng)移到電流環(huán)中，相當(dāng)于提高了響應(yīng)速度，即提高了速度環(huán)的指令跟蹤性，降低了干擾轉(zhuǎn)矩的影響，提高了伺服剛性。注：發(fā)那科 0 系統(tǒng)中 X 值為 1、2、3、4 時(shí)，分別對(duì)應(yīng)第 1 軸、第2軸、第 3軸、第 4軸。注： AICC 即 Ai Contour Control,譯