2017年5月23日

基于PMAC加工中心數控系統的調試

4.1PID調試基于PMAC的運動控制卡的運動控制系統是一個全數字的伺服系統，這樣的系統可以滿足高精度和高速度的要求。閉環伺服系統由位置環和速度環組成[4°]。位置環包括位置控制模塊、位置檢測和反饋裝置；速度環包括伺服電動機、伺服電機驅動裝置、速度測量和反饋裝置[4()]。1.PMAC的PID控制PID(proportionalgain、integralgain、derivativegain)控制算法是一種在工業自動化領域起到重要作用的經典控制算法，非常好的自動控制理論里面的最為基礎的。PMAC運動控制器中給用戶和開發者提供了“PID+速度/加速度前饋+NOTCH濾波”的控制環算法[41]。典型PMAC內部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控制算法相關參數[42]。其中Kp:ProportionalGain(1x30比例增益)；Kd:DerivativeGain(1x31微分增益)；Kvff:VelFeedforwardGain(Ix32速度前饋)；Ki:IntegralGain(Ix33積分增益)；IM:IntegrationMode(Ix34積分模式)；Kaff：AccelerationFeedforwardGain(Ix35加速度前饋)。表4-1PMAC的pro控制算法參數變量參數作用數值影響 1x30 p參數，比例增益提供系統所需的剛度數值越大，系統剛性越好，但太大會產生振蕩。太小系統會反應延遲。 1x33 I參數，積分增益用于消除穩態誤差與1x63時間積分誤差有關：如果輸出飽滿，1x33無效 1x31 D參數，微分增姐用于提供足夠的阻尼來保證系統穩定數值越大，阻尼越大，系統越穩定 1x32 速度前饋減小由于微分增益所引起的跟對電流環,1x32應等于或略大于1x31。隨誤差對速度環，1x32應遠大于1x31 1x35 加速度前饋減小由于系統慣性所帶來的跟隨誤差反應滯后特別明顯時，增加1x35 1x68 摩擦增益減小由于摩擦產生的跟隨誤差，該變量正比于要求速度的符號，速度為正，1x68被加進輸出，速度為負，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時才有效分增益只有在控制速度為0時有效 2.PMAC的PID調節利用PMAC提供的PmacTuningPro軟件對伺服電機進行PID參數整定調節。PMACTuningPro提供了PID自動整定功能AutoTuning，但在有負載的情況下，自整定并不一定能夠達到最理想的狀態，仍需要手動整定伺服環參數。圖4-2為PID參數集成整定對話框。PID參數可以由計算或者實驗的方法得到，理論計算的方法有一定的缺陷，所以很多時候還是要利用實驗的方法進行現場整定。最常用的兩種信號源是階躍位置信號和拋物線速度信號，階躍響應主要是調節系統的PID參數，而拋物線響應主要是調節系統的動態特性，包括速度前饋和加速度前饋，通過多次試驗，取其******值[43]。以1號電機為例，將其PID參數設置為0，階躍響應曲線整定曲線如圖4-3所示：a)、b)比例增益Kp從200開始逐漸增加，響應時間（RiseTime)明顯縮短，當Kp增大到一定程度時，響應時間又會延長并且出現震蕩，取響應時間最短時的值作為Kp的值。此時，電機有一定的超調（OverShoot)現象，我們加入Kd=2Kp，超調變為0，響應時間延長，逐漸減小Kd的值，直到響應時間達到b)中的值，如c)所示，已經比較接近理想值。再給予Ki一個較小值時，超調由0.6%降為0.1%，如d)所示，此時響應時間達到最小，帶寬（NaturalFreq)******，超調接近于0,達到系統的理想狀態。拋物線信號響應曲線整定見圖4-5，圖a)中Kvff為零時，伴隨誤差（圖中藍色線）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,可以發現,此時伴隨誤差線反向，如圖b)。需取其中間值，使伴隨誤差位于0附近，如圖c)所示，此時伴隨誤差主要是由系統慣性帶來，******誤差集中發生拋物線加速度******處，逐漸加入Kaff可以減小這類誤差[44]。由于系統存在摩擦，還需要加入適當的摩擦前饋，但摩擦前饋Kvff，最終結果如圖d)所示，******伴隨誤相等為止，可以根據曲線誤差的方向適當調整差不超過80cts。本文采摘自“基于PMAC的加工中心開放式精工系統研究”，因為編輯困難導致有些函數、表格、圖片、內容無法顯示，有需要者可以在網絡中查找相關文章！本文由海天精工整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明！相關內容可查閱：主頁（加工中心）、產品頁（CNC加工中心）、文章頁（精工加工中心）

海天精工機床有限公司 ^{海天精工博客}

基于PMAC加工中心數控系統的調試

◎歡迎參與討論，請在這里發表您的看法、交流您的觀點。