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

機ji械xie手shou的de工gong藝yi要yao求qiu伺si服fu在zai帶dai動dong機ji頭tou作zuo定ding位wei運yun行xing的de過guo程cheng中zhong運yun行xing要yao平ping穩wen滑hua順shun，伺si服fu的de運yun行xing速su度du將jiang決jue定ding機ji械xie手shou的de工gong作zuo效xiao率lv是shi否fou能neng夠gou滿man足zu客ke戶hu的de應ying用yong要yao求qiu，在zai高gao速su定ding位wei的de時shi伺si服fu電dian機ji不bu能neng出chu現xian過guo衝chong，震zhen蕩dang以yi及ji整zheng定ding時shi間jian過guo長chang。以yi上shang的de要yao求qiu全quan都dou是shi在zai負fu載zai慣guan量liang比bi接jie近jin70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(dao)7000rad/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？

tongguoyuqitagongchengshigoutonghegongtongyanjiu，faxianyouyufuzaiguanliangguoda，zaochengsifusuduxiangyingbugoukuai，shidesuduwuchaguoda，suoyisifuzaibuduandezhenduisuduwuchajinxingjifenzhengding，ergaijixieshoukongzhiqizaizuoweizhikongzhideshihoujieshousifubianmaqixinhaozuojifenzhengdingdejifenhuanjieshi，kongzhiqizaicaijidaosifubianmaxinghaoyihouduiweizhiwuchadejifenzhengdingfeichanghuanmancongerzaochengminglingchulisuduguoman，ershisuduminglingchuxianbodongyetongshishisifudianjiyunxingbupingwenhuashun。zhenduizhezhongxianxiangjiangsifudesudujifenbuchangtiaozhi0,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。