数控系统伺服驱动优化方法

　　目前数控机床配置的数控系统主要有日本FANUC和德国SIEMENS系统，如何提高伺服驱动系统的动态特性，这也是维修及调试人员必须要做的一项很重要的工作。

　　伺服驱动优化的目的就是让机电系统的匹配达到最佳，以获得最优的稳定性和动态性能。在数控机床中，机电系统的不匹配通常会引起机床震动、加工零件表面过切、表面质量不良等问题。尤其在磨具加工中，对伺服驱动的优化是必须的。

　　数控系统伺服驱动包括3个反馈回路，即位置回路、速度回路以及电流回路最内环回路反应速度最快，中间环节反应速度必须高于最外环，如果没有遵守此原则，将会造成震动或反应不良。

　　伺服优化的一般原则是位置控制回路不能高于速度控制回路的反应，因此，若要增加位置回路增益，必须先增加速度回路的增益。如果仅仅增加位置回路增益，机床很容易产生振动，造成速度指令及定位时间增加，而非减少。在做伺服优化时必须知道机床的机械性能，因为系统优化是建立在机械装配性能之上的，即不仅要确保伺服驱动的反应，而且也必须确保机械系统具备高刚性。

　　首先将功能位参数P2003的位3设定1，回路增益参数P1825设定为3000，，速度增益参数P2021从200增加，每加100后，用JOG移动坐标，看是否震动，或看伺服波形（TCMD）是否平滑。

　　注：速度增益=［负载惯量比（参数P2021）+256］/256*100。负载惯量比表示电机的惯量和负载的惯量比，直接和具体的机床相关，一定要调整。

　　伺服波形显示：把参数P3112#0改为1(调整完后,一定要还原为0)，关机再开机。采样时间设定5000，如果调整X轴，设定数据为51,检查实际速度。

　　如果在起动时，波形不光滑，则表示伺服增益不够，需要再提高。如果在中间的直线上有波动，则可能由于高增益引起的震动，这可通过设定参数2066=-10（增加伺服电流环250um）来改变。

　　N脉冲抑制：当在调整时，由于提高了速度增益，而引起了机床在停止时也出现了小范围的震荡（低频），从伺服调整画面的位置误差可看到，在没有给指令（停止时），误差在0左右变化。使用单脉冲抑制功能可以将此震荡消除，按以下步骤调整：

　　a)参数2003#4=1，如果震荡在0-1范围变化，设定此参数即可。

　　b)参数2099设置为400

　　4)有关250um加速反馈的说明：

　　电机与机床弹性连接，负载惯量比电机的惯量要大，在调整负载惯量比时候（大于512），会产生50-150HZ的振动，此时，不要减小负载惯量比的值，可设定此参数进行改善。

　　此功能把加速度反馈增益乘以电机速度反馈信号的微分值，通过补偿转矩指令Tcmd，来达到抑制速度环的震荡。

　　5)速度回路和位置回路的高增益，可以改善伺服系统的响应和刚性。因此可以减小机床的加工形状误差，提高定位速度。由于这一效果，使得伺服调整简化。HRV2控制可以改善整个系统的伺服性能。伺服用HRV2调整后，可以用HRV3改善高速电流控制，因此可进行高精度的机械加工。

　　SIEMENS810/840D系统具有自动优化功能，由驱动系统在负载状态下自动测试和分析调节器的频率特性，确保调节器的比例增益和积分时间常数。如果自动优化的结果不够理想，达不到机床最佳控制效果，在此基础上需要进行手工优化。

　　首先就SIEMENS810/840D自动优化的具体步骤做一详细介绍。

　　在优化之前要使机床在JOG方式下，可以选WithoutPLC，这样在优化过程中PLC不生效。