運(yùn)動控制(MC)是自動化的一個分支,它使用通稱為伺服機(jī)構(gòu)的一些設(shè)備如液壓泵,線性執(zhí)行機(jī)或者是電機(jī)來控制機(jī)器的位置和/或速度。運(yùn)動控制在機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用要比在機(jī)器中的應(yīng)用更復(fù)雜,因為后者運(yùn)動形式更簡單,通常被稱為通用運(yùn)動控制(GMC)。運(yùn)動控制被廣泛應(yīng)用在包裝、印刷、紡織和裝配工業(yè)中。
運(yùn)動控制器控制伺服電機(jī)通常采用兩種指令方式:數(shù)字脈沖和模擬信號。數(shù)字脈沖這種方式與步進(jìn)電機(jī)的控制方式類似,運(yùn)動控制器給伺服驅(qū)動器發(fā)送“脈沖/方向”或“CW/CCW”類型的脈沖指令信號;伺服驅(qū)動器工作在位置控制模式,位置閉環(huán)由伺服驅(qū)動器完成。日系伺服和國產(chǎn)伺服產(chǎn)品大都采用這種模式。其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)調(diào)試簡單,不易產(chǎn)生干擾,但缺點(diǎn)是伺服系統(tǒng)響應(yīng)稍慢。
模擬信號這種方式下,運(yùn)動控制系統(tǒng)給伺服驅(qū)動器發(fā)送+/-10V的模擬電壓指令,同時接收來自電機(jī)編碼器或直線光柵等位置檢測元件的位置反饋信號;伺服驅(qū)動器工作在速度控制模式,位置閉環(huán)由運(yùn)動控制器完成。歐美的伺服產(chǎn)品大多采用這種工作模式。其優(yōu)點(diǎn)是伺服響應(yīng)快,但缺點(diǎn)是對現(xiàn)場干擾較敏感,調(diào)試稍復(fù)雜。
運(yùn)動控制器以模擬量信號控制伺服電機(jī)的一般調(diào)試步驟:
1、初始化參數(shù)
在接線之前,先初始化參數(shù)。
在控制器上:選好控制方式;將PID參數(shù)清零;讓控制器上電時默認(rèn)使能信號關(guān)閉;將此狀態(tài)保存,確??刂破髟俅紊想姇r即為此狀態(tài)。
在伺服驅(qū)動器上:設(shè)置控制方式;設(shè)置使能由外部控制;編碼器信號輸出的齒輪比;設(shè)置控制信號與電機(jī)轉(zhuǎn)速的比例關(guān)系。一般來說,建議使伺服工作中的zui大設(shè)計轉(zhuǎn)速對應(yīng)9V的控制電壓。比如,松下MINASA4系列伺服驅(qū)動器的速度指令增益參數(shù)Pr50用來設(shè)置1V指令電壓對應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速(出廠值為500),如果你只準(zhǔn)備讓電機(jī)在1000轉(zhuǎn)以下工作,那么,將這個參數(shù)設(shè)置為111。
2、接線
將控制器斷電,連接控制器與伺服之間的信號線。以下的連線是必須的:控制器的模擬量輸出線、使能信號線、伺服輸出的編碼器信號線。復(fù)查接線沒有錯誤后,將電機(jī)和控制器上電。此時電機(jī)應(yīng)該不動,而且可以用外力輕松轉(zhuǎn)動,如果不是這樣,檢查使能信號的設(shè)置與接線。用外力轉(zhuǎn)動電機(jī),檢查控制器是否可以正確檢測到電機(jī)位置的變化,否則檢查編碼器信號的接線和設(shè)置。
3、試方向
對于一個閉環(huán)控制系統(tǒng),如果反饋信號的方向不正確,后果肯定是災(zāi)難性的。通過控制器打開伺服的使能信號。此時伺服電機(jī)應(yīng)該以一個較低的速度轉(zhuǎn)動,這就是所謂的“零漂”。一般控制器上都會有抑制零漂的指令或參數(shù)。使用這個指令或參數(shù),看電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向是否可以通過這個指令(參數(shù))控制。如果不能控制,檢查模擬量接線及控制方式的參數(shù)設(shè)置。確認(rèn)給出正數(shù),電機(jī)正轉(zhuǎn),編碼器計數(shù)增加;給出負(fù)數(shù),電機(jī)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),編碼器計數(shù)減小。如果電機(jī)帶有負(fù)載,行程有限,不要采用這種方式。測試不要給過大的電壓,建議在1V以下。如果方向不一致,可以修改控制器或電機(jī)上的參數(shù),使其一致。
4、抑制零漂
在閉環(huán)控制過程中,零漂的存在會對控制效果有一定的影響,將其抑制住。使用控制器或伺服上抑制零飄的參數(shù),仔細(xì)調(diào)整,使電機(jī)的轉(zhuǎn)速趨近于零。由于零漂本身也有一定的隨機(jī)性,所以,不必要求電機(jī)轉(zhuǎn)速為零。
5、建立閉環(huán)控制
再次通過控制器將伺服使能信號放開,在控制器上輸入一個較小的比例增益,至于多大算較小,這只能憑感覺了,如果實在不放心,就輸入控制器能允許的zui小值。將控制器和伺服的使能信號打開。這時,電機(jī)應(yīng)該已經(jīng)能夠按照運(yùn)動指令大致做出動作了。
6、調(diào)整閉環(huán)參數(shù)
細(xì)調(diào)控制參數(shù),確保電機(jī)按照控制器的指令運(yùn)動,這是必須要做的工作,而這部分工作,更多的是經(jīng)驗,這里只能從略了。
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