李亞聰 康亞彪

摘? ?要：現(xiàn)階段，我國的工業(yè)發(fā)展較為迅速，產品的質量和數(shù)量都在不斷提升，所以對數(shù)控機床提出了新的要求。在數(shù)控機床的實際生產中，許多伺服參數(shù)的調整仍然不是十分完善，制約了機床的生產精度，對機床加工質量帶來不利影響。本文將從伺服系統(tǒng)的調整原則、順序以及方法這三個方面進行闡述，旨在對我國數(shù)控機床伺服參數(shù)的調整提供借鑒。

關鍵詞：數(shù)控機床? 伺服? 振蕩? 參數(shù)調控

中圖分類號：TP659? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0066-02

1? 伺服系統(tǒng)參數(shù)調整原則

伺服系統(tǒng)通常由三個反饋系組成，分別為位置環(huán)、速度環(huán)以及電流環(huán)，具體如圖1所示。

1.1 位置環(huán)增益

位置環(huán)增益是重要的參數(shù)，對機床的工作具有重要的作用。位置環(huán)增益越大，那么當位置指令輸入過后電機響應速度也會更快，進行位置跟蹤會更加準確，運動部件定位會更加及時。系統(tǒng)在執(zhí)行指令的過程中，相應指令運轉的部件會收到較大的沖力，所以也就對部件的剛性質量提出了更高的要求。

相對于高增益，位置環(huán)增益越小，伺服系統(tǒng)也會更加平穩(wěn)，雖然如此，但是不能過分追求低增益，否則就會帶來更高的使伺服系統(tǒng)跟蹤誤差，最終在工件加工時在加工軌跡上產生誤差。

為了加強機床的剛性，減少跟隨誤差，盡可能加快定位速度，就要適當提高位置環(huán)設定值，但是應當保持在一定范圍內，否則就會帶來振動，降低工作質量。

1.2 速度環(huán)增益

速度環(huán)增益一般用于調整速度環(huán)的反應速度。如果增加一定量的速度環(huán)增益，那么機床的振動幅度也會更加劇烈，不利于實際工作。所以，要確定機械部件的振動上限，在這個上限值以下來調整速度環(huán)增益，以提升反應速度。在速度環(huán)增益設定的過程中，若缺乏合理的數(shù)據(jù)支持，就會帶來偏差，導致靜態(tài)誤差的產生。所以，可以將其設為比例積分控制，然后再通過速度積分補償來設定積分常數(shù)。

1.3 速度環(huán)積分時間常數(shù)

速度環(huán)積分時間常數(shù)的合理使用一般能夠有效降低電機速度振動，然而如果時間常數(shù)設定存在一定問題就可能造成速度環(huán)的反應滯后，增長驅動器的反應時間，最終降低了電機定位效率。一般情況下，若機械負載慣量較高，并且器械部件發(fā)生了一定程度的振動現(xiàn)象，則能夠提供速度環(huán)積分時間常數(shù)來解決這方面問題。除此之外，還要注意延遲因素值的大小，根據(jù)系統(tǒng)的特征和需要進行合理調整，確保定位時間以及相應速度滿足要求。

2? 伺服參數(shù)調整順序

伺服驅動器是數(shù)控機床重要的一個部分，其中的各個參數(shù)設定都會對其他部分產生影響，同時也會受到其他部分的制約。為了確保系統(tǒng)工作的穩(wěn)定，位置環(huán)的響應通常要比速度環(huán)響應慢，所以當需要對位置環(huán)進行提升的時候就要保證速度環(huán)足夠高。電流環(huán)-速度環(huán)-位置環(huán)必須要由里向外調整。處于外側的反饋環(huán)應當比內側低。通常在提高位置環(huán)之前就要適當提高速度環(huán)，這樣才可以避免速度指令振動，加快定位時間。

若位置環(huán)反應速度十分快，甚至是超過速度環(huán)，那么速度環(huán)的指令也就無法及時跟隨位置環(huán)指令，最終就會降低機床制造的質量。

3? 伺服參數(shù)調整方法

3.1 速度環(huán)增益的調整

在最初進行設定的時候，保證位置環(huán)增益處于較低的水平。然后再慢慢提高速度環(huán)增益，期間要確保系統(tǒng)不會產生額外的聲音或者振動。隨著速度環(huán)增益的提高，機床的剛性也會有一定程度的提升，但如果較高的話就可能造成振動。為了保證不會產生振動，要將最終設定值為產生振動時值的65%～75%。在這種情況下，機床不僅會有較高的剛性，其響應速度也較高，外界的影響也不會對機床產生作用。

若設定值不符合要求，那么伺服系統(tǒng)也就會有一定的波動，系統(tǒng)電機在執(zhí)行指令的過程中會產生較大幅度的振動，所以為了避免這種狀況的發(fā)生就要及時增加速度環(huán)增益以及速度環(huán)積分時間，進而消除系統(tǒng)振蕩。當速度環(huán)增益較低的時候，電機在執(zhí)行指令的過程中就會產生浮動，波動頻率會更低，最終會對伺服系統(tǒng)的響應性帶來不利的影響。

3.2 速度環(huán)積分時間常數(shù)的調整

速度環(huán)積分時間常數(shù)實際上就是帶來一定的延時效果，如果設定值較高，那么隨后所帶來的定位時間也會更長，對系統(tǒng)響應性帶來影響。一般情況下，如果沒有振動的產生，時間常數(shù)可以不用太高。

若時間常數(shù)較高，伺服系統(tǒng)的響應也會耗時更久，然后系統(tǒng)剛性會更低。另外，若時間常數(shù)較低，在實際工作中就會發(fā)現(xiàn)伺服系統(tǒng)會有一定浮動，甚至還可能出現(xiàn)噪音等。

3.3 位置環(huán)增益

在調整過程中，在完成速度環(huán)增益后還要注意后續(xù)的位置環(huán)增益的調整，最終要保證沒有振動以及噪音的產生。

如果位置環(huán)增益較高，那么與此同時可以發(fā)現(xiàn)機床剛性會有較高的提升，但是同時也會發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)開環(huán)總增益更高，電機運行的穩(wěn)定性無法滿足要求。

如果位置環(huán)增益較低，在工作中速度響應帶來的位置偏差就會更加明顯，然后電機的速度跟蹤滯后與位置指令速度，最終就會對加工精度帶來不利的影響。

調整過程中其震蕩變化如圖2所示。

4? 結語

綜上所述，數(shù)控機床的發(fā)展為現(xiàn)代工業(yè)生產帶來了極大的便利性，提高了生產效率和質量。所以，要充分了解數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)，明確其中的位置環(huán)增益、速度環(huán)增益以及速度環(huán)積分時間常數(shù)的意義，對其做出合理的調整，還要注重這三種伺服參數(shù)調整順序，這樣才可以保證數(shù)控機床的精度，推動我國工業(yè)生產的發(fā)展。

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