伺服電機調(diào)試三大問題

伺服電機（servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。

一、伺服電機問題?

1)電動機竄動：在進給時出現(xiàn)竄動現(xiàn)象，測速信號不穩(wěn)定，如編碼器有裂紋;接線端子接觸不良，如螺釘松動等;當竄動發(fā)生在由正方向運動與反方向運動的換向瞬間時，一般是由于進給傳動鏈的反向問隙或伺服驅(qū)動增益過大所致;

2) 電動機爬行：大多發(fā)生在起動加速段或低速進給時，一般是由于進給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良，伺服系統(tǒng)增益低及外加負載過大等因素所致。尤其要注意的是，伺服電動機和滾珠絲杠聯(lián)接用的聯(lián)軸器，由于連接松動或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠與伺服電動機的轉(zhuǎn)動不同步，從而使進給運動忽快忽慢;

3)電動機振動：機床高速運行時，可能產(chǎn)生振動，這時就會產(chǎn)生過流報警。機床振動問題一般屬于速度問題，所以應尋找速度環(huán)問題;

4)電動機轉(zhuǎn)矩降低：伺服電動機從額定堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩到高速運轉(zhuǎn)時，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩會突然降低，這時因為電動機繞組的散熱損壞和機械部分發(fā)熱引起的。高速時，電動機溫升變大，因此，正確使用伺服電動機前一定要對電動機的負載進行驗算;

5) 電動機位置誤差：當伺服軸運動超過位置允差范圍時(KNDSD100出廠標準設置PA17：400，位置超差檢測范圍)，伺服驅(qū)動器就會出現(xiàn)“4”號位置超差報警。主要原因有：系統(tǒng)設定的允差范圍小;伺服系統(tǒng)增益設置不當;位置檢測裝置有污染;進給傳動鏈累計誤差過大等;

6)電動機不轉(zhuǎn)：數(shù)控系統(tǒng)到伺服驅(qū)動器除了聯(lián)結(jié)脈沖+方向信號外，還有使能控制信號，一般為DC+24 V繼電器線圈電壓。伺服電動機不轉(zhuǎn)，常用診斷方法有：檢查數(shù)控系統(tǒng)是否有脈沖信號輸出;檢查使能信號是否接通;通過液晶屏觀測系統(tǒng)輸入/出狀態(tài)是否滿足進給軸的起動條件;對帶電磁制動器的伺服電動機確認制動已經(jīng)打開;驅(qū)動器有故障;伺服電動機有故障;伺服電動機和滾珠絲杠聯(lián)結(jié)聯(lián)軸節(jié)失效或鍵脫開等。

二、伺服電機增益問題

1)機械本身的結(jié)構(gòu)對伺服增益的調(diào)整有重要影響。如果機械本身的剛性比較好，伺服的相關(guān)增益則可以設置較高。如果接卸本身的剛性偏柔，伺服的相關(guān)增益則設置的不要太高。

2)?伺服速度、位置增益參數(shù)關(guān)系及總的調(diào)試思路：伺服驅(qū)動器包括三個反饋環(huán)節(jié)：位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)。最內(nèi)環(huán)的反應速度最快，中間環(huán)節(jié)的反應速度必須高于最外環(huán)。如果不遵守此原則，將會造成電機運轉(zhuǎn)的震動或反映不良。伺服驅(qū)動器的設計可盡量確保電流環(huán)具備良好的反應性能，故用戶只需調(diào)整位置位置環(huán)、速度環(huán)的增益即可。

3)位置環(huán)的反應不能快于速度環(huán)的反應。因此，若需增加位置環(huán)的增益，必須先增加速度環(huán)的增益。如果只增加位置環(huán)的增益，電機很可能產(chǎn)生震動，從而將會造成速度指令及定位時間的增加，而非期望的減少。

4)速度環(huán)增益：增大速度環(huán)比例增益，則能降低轉(zhuǎn)速脈動的變化量，提高伺服驅(qū)動系統(tǒng)的硬度，保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)運行時的性能。但是在實際系統(tǒng)中，速度環(huán)比例增益不能過大，否則將引起整個伺服驅(qū)動系統(tǒng)振蕩。

5)速度環(huán)參數(shù)調(diào)節(jié)與負載慣量的關(guān)系： ??當負載對象的轉(zhuǎn)動慣量與電動機的轉(zhuǎn)動慣量之比較大，以及負載的摩擦轉(zhuǎn)矩比較大時，宜增大速度環(huán)比例增益和速度環(huán)積分時間常數(shù)，以滿足運行穩(wěn)定性的要求；當負載對象的轉(zhuǎn)動慣量與電動機的轉(zhuǎn)動慣量之比較小，以及負載的摩擦轉(zhuǎn)矩較小時，宜減小速度環(huán)比例增益和速度換積分時間常數(shù)，保證低速運行時的速度控制精度。

6)位置環(huán)增益：位置環(huán)增益與伺服電機以及機械負載有著密切的聯(lián)系，通常伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益越高，電機速度對于位置指令響應的延時減小，位置跟蹤誤差愈小，定位所需時間 越短，但要求對應的機械系統(tǒng)的剛性與自然頻率也必須很高。而且當輸入的位置突變時，其輸出變化劇烈，機械負載要承受較大的沖擊。此時，驅(qū)動器必須進行升降 速處理或通過上位機用編程措施來緩沖這種變化。

當伺服系統(tǒng)位置環(huán)增益相對較小時，調(diào)整起來比較方便，因為位置環(huán)增益小，伺服系統(tǒng)容易穩(wěn)定，對大負載對象，調(diào)整要簡單些。同時，低位置環(huán)增益的伺服系統(tǒng)頻帶叫窄，對噪音不敏感。因此，作為伺服進給用時，位置的微觀變化小，但低位置環(huán)增益的伺服系統(tǒng)位置跟蹤誤差較大。 ? ?

三、伺服電機選型

在選擇好機械傳動方案以后，就必須對伺服電機的型號和大小進行選擇和確認。

1)選型條件：一般情況下，選擇伺服電機需滿足下列情況：

　　● 馬達最大轉(zhuǎn)速>系統(tǒng)所需之最高移動轉(zhuǎn)速;

　　● 馬達的轉(zhuǎn)子慣量與負載慣量相匹配;

　　● 連續(xù)負載工作扭力≦馬達額定扭力;

　　● 馬達最大輸出扭力>系統(tǒng)所需最大扭力(加速時扭力)。

2)選型計算：

　　● 慣量匹配計算(JL/JM)

　　● 回轉(zhuǎn)速度計算(負載端轉(zhuǎn)速，馬達端轉(zhuǎn)速)

　　● 負載扭矩計算(連續(xù)負載工作扭矩，加速時扭矩)

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