中達電通股份有限公司應用方案：台達伺服係統在機械手上的運動穩定性調試

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台達伺服係統在機械手上的運動穩定性調試

中達電通股份有限公司

中達電通股份有限公司李曉東

摘要：在zai簡jian要yao介jie紹shao台tai達da機ji電dian伺si服fu係xi統tong在zai機ji械xie手shou上shang的de應ying用yong背bei景jing的de基ji礎chu上shang，比bi較jiao詳xiang細xi深shen入ru的de討tao論lun了le基ji於yu現xian場chang經jing驗yan的de運yun動dong控kong製zhi係xi統tong穩wen定ding性xing調tiao試shi問wen題ti，討tao論lun過guo程cheng理li論lun聯lian係xi實shi際ji，包bao含han重zhong要yao的de原yuan理li性xing分fen析xi。

關鍵詞：機械手台達伺服運動穩定性

1 引言

成型機專用機械手在市場上按照驅動類型主要分為兩種類型：一種是氣動元件驅動比較單純的作低速點對點的運動控製的低端的機械手；另(ling)一(yi)種(zhong)就(jiu)是(shi)需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)高(gao)性(xing)能(neng)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)作(zuo)為(wei)驅(qu)動(dong)元(yuan)件(jian)的(de)高(gao)速(su)精(jing)確(que)定(ding)位(wei)高(gao)性(xing)能(neng)機(ji)械(xie)手(shou)。本(ben)文(wen)論(lun)述(shu)的(de)是(shi)第(di)二(er)種(zhong)機(ji)電(dian)伺(si)服(fu)控(kong)製(zhi)機(ji)械(xie)手(shou)，機(ji)械(xie)手(shou)基(ji)於(yu)台(tai)達(da)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)技(ji)術(shu)。伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)在(zai)機(ji)械(xie)手(shou)上(shang)的(de)應(ying)用(yong)有(you)很(hen)多(duo)與(yu)一(yi)般(ban)伺(si)服(fu)應(ying)用(yong)場(chang)合(he)的(de)不(bu)同(tong)之(zhi)處(chu)，比(bi)較(jiao)客(ke)戶(hu)使(shi)用(yong)的(de)是(shi)某(mou)日(ri)係(xi)係(xi)列(lie)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)，台(tai)達(da)伺(si)服(fu)通(tong)過(guo)合(he)理(li)的(de)設(she)計(ji)能(neng)夠(gou)達(da)到(dao)更(geng)高(gao)的(de)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)，同(tong)時(shi)又(you)能(neng)降(jiang)低(di)客(ke)戶(hu)的(de)成(cheng)本(ben)，提(ti)高(gao)其(qi)產(chan)品(pin)的(de)性(xing)價(jia)比(bi)。

2 台達伺服係統應用設計

2.1工藝要求

jixieshoudegongyiyaoqiusifuzaidaidongjitouzuodingweiyunxingdeguochengzhongyunxingyaopingwenhuashun，sifudeyunxingsudujiangjuedingjixieshoudegongzuoxiaolvshifounenggoumanzukehudeyingyongyaoqiu，zaigaosudingweideshisifudianjibunengchuxianguochong，zhendangyijizhengdingshijianguochang。yishangdeyaoqiuquandoushizaifuzaiguanliangbijiejin70的條件下實現的。高性能伺服係統作為驅動元件的高速精確定位高性能成型機械手參見圖1。

圖1 高精度伺服控製成型機械手

2.2 伺服係統

本項目機械手是單軸結構的機械手，基本的硬件配置分為控製部分和驅動部分。

（1）控製器。控製器由單片機開發而成的手持式控製係統，采用模擬量控製伺服驅動器

（2）驅動器。台達ASD-A0421LA伺服驅動器+ECMA-C3060402ES伺服電機，也就是台達伺服的ASD-A的驅動器驅動和ASD-B的電機的A+B的配置。

（3）傳動結構。伺服與負載之間的傳動結構是采用5：1減速機和T型齒型鋼絲PU皮帶傳動。

（4）係統框圖。伺服控製係統框圖設計參見圖2。

圖2 伺服控製係統框圖

3 伺服運動穩定性調試調試

首先使用台達調試軟件估測出負載慣量比為68.6，zaizheyangdeguanliangqingkuangxiayaoshixiansifudegaosuxiangying，bixuyaotigaosifuzengyiyibaozhengsifudekongzhijineng，danshizaijiangzengyitiaozhengdaoyidingdegaoduyihoujiubiranhuichuxianjixiegongzhen，zhiyutongguoFFT軟件抓取了機械共振點在189 Hz 的頻率附近，所以，設定了陷波濾波器的頻率為189Hz和衰減率為4db以後,可以將伺服的速度控製增益調高到5000rad/s以上。

但dan是shi在zai這zhe樣yang的de增zeng益yi下xia，電dian機ji運yun行xing特te性xing仍reng然ran很hen不bu好hao，電dian機ji在zai定ding位wei時shi出chu現xian反fan複fu震zhen蕩dang，不bu能neng快kuai速su定ding位wei，隻zhi能neng繼ji續xu拉la高gao速su度du控kong製zhi增zeng益yi，但dan是shi在zai增zeng大da速su度du控kong製zhi增zeng益yi的de時shi候hou，由you於yu電dian流liu飽bao和he而er使shi電dian機ji又you出chu現xian了le震zhen動dong，在zai這zhe樣yang的de情qing況kuang下xia隻zhi能neng將jiang共gong振zhen低di通tong濾lv波bo和he外wai部bu幹gan擾rao抵di抗kang增zeng益yi降jiang低di。這zhe樣yang就jiu把ba速su度du控kong製zhi增zeng益yi提ti高gao到dao7000rad/s以上。伺服可以快速而準確的定位，不再反複震蕩。

圖3、圖4兩條曲線是由ASD-A伺服調試軟件抓取得實時曲線，在這樣的運行情況，伺服的運行並不平穩，伺服的運行情況是，在加速時電機會出現高速加速，伺服以1600rpm速度運行，在運行到中間時伺服會出現一個明顯加速過程，伺服的運行速度在1000rpm左右，這樣的運行情況是無法滿足客戶的要求的。

圖3 控製器速度命令曲線1

圖4 電機運行速度曲線1

通過觀察兩條曲線（控製器速度命令曲線1和電機運行速度曲線1）可以發現，伺服電機幾乎是完全按照上位機速度運行命令在運動的，可是，為什麼會出現這種加減速過程呢？

通tong過guo與yu其qi他ta工gong程cheng師shi溝gou通tong和he共gong同tong研yan究jiu，發fa現xian由you於yu負fu載zai慣guan量liang過guo大da，造zao成cheng伺si服fu速su度du響xiang應ying不bu夠gou快kuai，使shi得de速su度du誤wu差cha過guo大da，所suo以yi伺si服fu在zai不bu斷duan的de針zhen對dui速su度du誤wu差cha進jin行xing積ji分fen整zheng定ding，而er該gai機ji械xie手shou控kong製zhi器qi在zai作zuo位wei置zhi控kong製zhi的de時shi候hou接jie受shou伺si服fu編bian碼ma器qi信xin號hao作zuo積ji分fen整zheng定ding的de積ji分fen環huan節jie時shi，控kong製zhi器qi在zai采cai集ji到dao伺si服fu編bian碼ma型xing號hao以yi後hou對dui位wei置zhi誤wu差cha的de積ji分fen整zheng定ding非fei常chang緩huan慢man從cong而er造zao成cheng命ming令ling處chu理li速su度du過guo慢man，而er使shi速su度du命ming令ling出chu現xian波bo動dong也ye同tong時shi使shi伺si服fu電dian機ji運yun行xing不bu平ping穩wen滑hua順shun。針zhen對dui這zhe種zhong現xian象xiang將jiang伺si服fu的de速su度du積ji分fen補bu償chang調tiao至zhi0,shisifuqudongqiduiyusuduwuchabujinxingjifenzhengding，ershidedianjiyunxingpingwen，tongshiyouyushangweijizuoweizhikongzhi，shidesifudianjidingweibingmeiyoumingxiandeyingxiang。jiangdisudujifenbuchangcanshuyihoufaxianquxianmingxianbianhua，dianjiyunxingyexiangduipinghuaduole，tu5這是用伺服示波器抓取的波形。限於篇幅略寫伺服相關參數列表。