Kaip pagrindinė šiuolaikinės pramoninės automatikos sudedamoji dalis, servo sistemų veikimas tiesiogiai veikia įrangos judėjimo tikslumą ir dinaminį atsaką. Servo paleidimo metu standumo ir inercijos santykis yra du kritiniai parametrai, kurie kartu lemia sistemos stabilumą ir atsako greitį. Šiame straipsnyje bus nagrinėjamos servo standumo ir inercijos santykio sąvokos, jų paleidimo būdai ir praktiniai aspektai naudojant realų pasaulį.
I. Servo standumo samprata ir derinimas
Servo standumas atspindi sistemos gebėjimą atsispirti išoriniams trikdžiams, paprastai pasireiškiančiais kaip bendras padėties kilpos stiprinimo (PG) ir greičio kontūro stiprinimo (VG) poveikis. Didelio-standumo sistema greitai reaguoja į komandas ir atsispiria išoriniams trikdžiams, tačiau per didelis standumas gali sukelti mechaninę vibraciją; mažo-stangrumo sistema užtikrina stabilumą, bet pasižymi lėtesniu dinaminiu atsaku.
Derinimo metodai:
1. Padėties kilpos stiprinimo (PG) reguliavimas
PG nustato sistemos gebėjimą koreguoti padėties nukrypimus. Didinant PG, padidėja standumas, tačiau reikia būti atsargiems, kad būtų išvengta viršijimo. Rekomenduojamas „prieauginis metodas“: pradėkite nuo mažesnės vertės ir palaipsniui didinkite, stebint įrangos vibraciją. Atsiradus nedideliam svyravimui, padidinimą sumažinkite 5–10%.
2. Greičio kilpos stiprinimo (VG) optimizavimas
VG įtakoja greičio kilpos atsako greitį. Derinimo metu pataisykite PG ir laipsniškai padidinkite VG, kol greičio komandos sekimo klaida bus sumažinta. Įprastuose scenarijuose VG-ir-PG santykis yra maždaug 1:3 (pvz., kai PG=30, VG≈10).
3. „Fedward Compensation Technology“.
Didelės{0}}greities, didelio-tikslumo programoms įgalinkite greitį ir pagreitį. Nustatykite greitį į priekį iki 80–95%, o pagreičio – į 60–80%. Tai žymiai sumažina sekimo klaidą nepadidinant vibracijos rizikos.
Atvejo analizė:
CNC staklės lanko apdirbimo metu parodė kontūrų klaidas. Padidinus PG nuo 25 iki 35, sureguliavus VG nuo 8 iki 12 ir įjungus 85 % greitį pirmyn, kontūro tikslumas pagerėjo 42 %. Atkreipkite dėmesį, kad skirtingų mechaninių konstrukcijų (pvz., tiesioginės pavaros ir švino sraigtinės transmisijos) jautrumas standumo parametrams labai skiriasi.
II. Inercijos santykio apskaičiavimas ir suderinimas
Inercijos santykis apibrėžiamas kaip apkrovos inercijos ir variklio rotoriaus inercijos (JL/JM) santykis, tiesiogiai įtakojantis sistemos pagreičio veikimą ir stabilumą. Tradicinė patirtis rodo, kad inercijos santykį reikia apriboti iki 10:1, tačiau šiuolaikinė servo technologija dabar palaiko didesnį santykį (tam tikrais atvejais iki 50:1).
Skaičiavimo metodas:
1. Apkrovos inercijos matavimas
● Gaunama naudojant variklio{0}}savęs atpažinimo funkcijas (pvz., Yaskawa Σ-7 serija „Tuningas vienu paspaudimu“).
● Formulės skaičiavimas: sukamosioms apkrovoms JL=0.5mr²; tiesinio judėjimo apkrovoms reikia konvertuoti į variklio veleno inerciją (JL=m × (v/ω)²).
2. Optimizavimo strategija:
Kai inercijos santykis > 15, rekomenduojama:
a) Padidinkite pavaros santykį (gerina kvadratinį santykį; pvz., pavaros santykis 12 sumažina ekvivalentinį inercijos santykį iki 1/4)
b) Pasirinkite didelės{0}}inercijos variklį
c) Sureguliuokite greičio kilpos integravimo laiką (paprastai padidinkite 20–30 %)
Specialaus scenarijaus tvarkymas:
Kelių{0}}jungčių robotų sistemose kiekvienos ašies inercijos santykis skiriasi priklausomai nuo laikysenos. 6 ašių robotui, kurio 4 ašies inercijos koeficientas judant pasikeičia nuo 81, įtaisykite:
● Įgalinkite adaptyvųjį filtravimą (pvz., Mitsubishi MR-J4 vibracijos slopinimo funkciją).
● Konfigūruokite kelis stiprinimo parametrų rinkinius ir automatiškai perjunkite per PLC.
III. Bendras standumo ir inercijos santykio derinimas
Šie du parametrai yra susieti, todėl reikia laikytis derinimo principo „pirma inercija, tada standumas“:
1. Pagrindiniai žingsniai:
● Po mechaninio surinkimo pirmiausia išmatuokite tikrąjį inercijos santykį.
● Iš anksto nustatyti greičio kontūro parametrai, pagrįsti santykio diapazonu (pvz., kai inercijos santykis > 20, pradinis VG nustatomas į 70 % standartinės vertės).
● Galiausiai sureguliuokite padėties kilpos stiprinimą.
2. Vibracijos slopinimo būdai:
● Įgalinkite 500-800 Hz aukšto dažnio vibracijos diapazone įpjovos filtrus.
● Žemo{0}}dažnio vibracijai (<100Hz), appropriately reduce PG and increase the speed loop integral time.
3. Dinaminio testavimo metodas:
Bandymui naudokite trapecijos formos greičio kreivę ir stebėkite sekimo klaidas skirtingose pagreičio fazėse:
● Didelė klaida greitėjimo metu → Padidinti VG arba pridėti pagreičio pirmyn.
● Klaida esant pastoviam greičiui → Sureguliuoti PG.
● Perviršis lėtėjimo metu → Optimizuoti lėtėjimo laiko konstantą.
IV. Išplėstinė derinimo technika ir pramonės taikymas
1. Adaptyvaus valdymo technologija
Pavyzdžiui, „Fanuc“ 30iB sistemos HRV valdiklis gali nustatyti apkrovos pokyčius realiuoju laiku ir automatiškai koreguoti stiprinimą. Liejimo mašinose jis sumažina padėties svyravimus 60 %, kai svyruoja inercijos santykis.
2. Dviejų-uždarųjų- kilpų sistemos konfigūracija
Didelio- tikslumo šlifavimo staklėse dažnai naudojamas dvigubas grįžtamasis ryšys (variklio kodavimo įrenginys ir tiesinė skalė). Pagrindinės aplinkybės:
● Nepakankamas mechaninis tvirtumas gali sukelti linijinės skalės grįžtamojo ryšio virpesius.
● Nustatykite tiesinės skalės skiriamąją gebą į 5–10 kartų didesnę nei variklio kodavimo įrenginio.
3. Pramonės parametro nuoroda:
| Pramonės programos | Tipiškas inercijos santykis | PG reitingas | VG reitingas |
| SMT talpinimo mašina | 3-8 | 40-60 | 15-25 |
| Įpurškimo liejimo mašinos plokštelė | 15-30 | 20-35 | 8-15 |
| Ožinė staklės | 5-12 | 30-45 | 10-20 |
V. Bendrų problemų sprendimai
1. Žemo-dažnio vibracijos problema
Pakavimo mašina rodė nuolatinę vibraciją 5 Hz dažnių juostoje. Išspręsta atliekant šiuos veiksmus:
● Patikrinkite mechaninės transmisijos tarpą<0.05mm.
● Sumažinkite VG nuo 12 iki 9 ir sureguliuokite PG nuo 35 iki 28.
● Padidinkite greičio kilpos integravimo laiką nuo 100 ms iki 150 ms.
2. Inercijos atpažinimo klaida
Naudojant trečiųjų šalių{0}}pavarų dėžes, išmatuotas inercijos santykis gali skirtis iki 30 % nuo teorinių verčių. Rekomendacijos:
● Atlikite kelis matavimus keliose tipinėse vietose ir apskaičiuokite vidurkį.
● Atsižvelkite į lygiaverčius inercijos pokyčius, kuriuos sukelia pavarų dėžės laisvumas.
3. Nelankstumo staigių pokyčių scenarijai
Tokiais atvejais, kaip štampavimo mašinos, kurios staiga padidėja susiliečiant su ruošiniais, taikomos atsakomosios priemonės:
● Sukonfigūruokite du parametrų rinkinius ir perjunkite juos naudodami IO signalus.
● Naudokite slėgio jutiklius, kad įjungtumėte stiprinimo perjungimą (perjungimo delsa turi būti<10ms).
Tobulėjant išmaniajai gamybai, servo derinimas nuo patirtimi{0}}pagrįsto prie duomenimis-pagrįsto metodo. Inžinieriams patariama sukurti parametrų duomenų bazes, kuriose būtų dokumentuojami optimalūs parametrų deriniai įvairiomis eksploatavimo sąlygomis, papildyti vibracijos spektro analizės įrankiais, kad būtų galima tiksliai nustatyti. Ateityje nuspėjamasis derinimas, integruotas su skaitmenine dvynių technologija, pasirodys kaip nauja plėtros kryptis.