關于伺服驅動系統的一些問答知識

1.伺服電機會丟步或走不準嗎？

 伺服電機是通過編碼器的反饋，被驅動器進行閉環控制的。驅動器每接收到一個脈沖命令后，驅使電機旋轉一個角度，并通過編碼器檢查電機是否按命令旋轉到了給定的角度，如果電機沒有按給定的命令旋轉，驅動器會立即報警；同時，驅動器對編碼器在線按約定的編碼器參數進行檢查，一旦編碼器信號出現異常，驅動器會立即報警。所以，當驅動器工作正常時（不報警），伺服電機不可能丟步或走不準。

  2.當機械運動裝置運行的尺寸不對時，如何確定問題所在？

 驅動器提供了完善的監視方式，通過監視方式可方便地找出問題所在。

 當機械運動裝置運行的尺寸不對時，主要問題集中在三個方面：上位機發出的命令正確與否和驅動器命令接收的正確與否；機械間隙；驅動器參數。

 進入驅動器監視方式中的位置指令顯示（dP-CPo.、dP-CPo)，記錄這兩個數據的初始值，然后讓上位機發給驅動器N個脈沖。N個脈沖發完后，dP-CPo.和dP-CPo的總值應增加N個或減少N個（增加或減少與電機的旋轉方向有關）值。例：初始值dP-CPo.=0000000000，dP-CPo=12345，總值為000000000012345，當上位機發了100個脈沖后，dP-CPo.應為0000000000，dP-CPo應為12445或12245。

 如果驅動器在N個脈沖發完后，顯示的數據不是上述規律時，則說明可能是上位機發出的脈沖有錯誤，或者驅動器沒有收到全部的脈沖，甚至由于干擾多收了脈沖。檢查上位機，檢查信號線，檢查驅動器。

 如果驅動器在N個脈沖發完后，顯示的數據是上述規律，表明驅動器正確的收到了上位機發出的全部信號。這時，應進入進入EP100驅動器監視方式中的一轉中轉子絕對位置（脈沖）顯示（dP-APo），記錄數據的初始值，然后讓上位機發給驅動器N個脈沖。N個脈沖發完后，dP-APo的數值應是，初始值增加或減少N個脈沖×電子齒輪比的結果值（增加或減少與電機的旋轉方向有關）。例：dP-APo的初始值為1234，電子齒輪比為2：1，當上位機發了100個脈沖后，dP-APo應為1434或1034。

 如果驅動器在N個脈沖發完后，顯示的數據不是上述規律時，則應檢查電子齒輪比。

 如果驅動器在N個脈沖發完后，顯示的數據是上述規律時，則問題多出在機械間隙方面。

 3.伺服電機編碼器A、B、Z、U、V、W信號起什么作用？

 伺服電機編碼器提供的A、B、Z信號，是提供給驅動器，用于測量電機轉速和轉角的。A、B信號每轉脈沖數（線數）是一樣的，Z信號每轉一個脈沖，為基準信號。U、V、W信號提供給驅動器，用于測量伺服電機磁性。

 驅動器提供與伺服電機同步的A、B、Z信號，供客戶使用，其波形圖如下：

  伺服電機編碼器信號均為差分輸出方式。差分輸出方式是一種適用于長線驅動，并且抗干擾能力強的電路形式。EP100驅動器A、B信號均為差分輸出方式，Z信號輸出有差分與集電極開路輸出二種方式。請按輸出方式接線及確定接收信號的器件。

  4.伺服電機“零點”是什么含義？

  伺服電機是采用矢量控制原理來進行控制和驅動的。矢量控制要求電機的Id軸為零（Id=0），為此電機制造廠家在電機出廠前，要將該電機按配套驅動器的零點要求，將電機的Id軸調整為零。不是所有的伺服電機的零點與所有的驅動器零點的要求都一至。

  伺服電機的零點如果誤差太大，輕者電機無功電流增大，轉矩并未與電流的增大而增大，電機表現轉矩不夠（無力），重者電機不能運行。所以，請客戶不要自行調整編碼器的機械安裝位置與角度。

  5.伺服電機的A、B、C繞組引線為何要與驅動器的U、V、W引線相對應連接？

  伺服電機的繞組引線與電機的零點有關，與驅動器反饋極性有關，如不對應相接，或者電機不運行（零點不對），或者電機會產生飛車（由負反饋變成正反饋）。所以，必須與驅動器相應端子連接。

  6.編碼器線數為2500線，為何伺服電機的分辯率為0.036度？

  由于伺服驅動器采用了四倍頻技術，使編碼器的脈沖數倍頻至10000，所以，伺服電機的分辯率為0.036度。

  7.型號代碼參數與伺服電機的關系

 伺服電機內存了華大電機廠伺服電機全部的電機參數，當伺服驅動器對伺服電機進行精確控制時，在控制算法中需使用電機的參數，所以，每臺驅動器驅動的伺服電機，應該是使用了該電機的參數，即驅動器的型號代碼參數中電機型號，應是當前控制的電機型號，否則電機的運行效果會不佳。

  因為伺服驅動器內存了ST-M系列伺服電機全部的電機參數，所以，只要該驅動器的容量滿足了電機電流的要求、及客戶對過載的要求，驅動器與電機可以互換，但必須保證驅動器的型號代碼參數是當前電機的型號，如果不符，請修改型號代碼，并使用驅動器恢復缺省功能，詳情請參見伺服電機驅動器使用說明書。

  8.驅動器對電機的控制方式主要有幾種？

 伺服驅動器對ST-M系列伺服電機的三種主要的控制方式為：位置控制、速度控和轉矩控制。

  位置控制方式的特點，是驅動器對電機的轉速、轉角和轉矩均于控制，上位機對驅動器發脈沖串進行轉速與轉角的控制，輸入的脈沖頻率控制電機的轉速，輸入的脈沖個數控制電機旋轉的角度。脈沖頻率f與電機轉速n（rpm）、脈沖個數P與電機旋轉角度?的關系參見下式：

   式中：G—電子齒輪比

  速度控制方式的特點，是驅動器僅對電機的轉速和轉矩進行控制，電機的轉角由上位機取驅動器反饋的A、B、Z編碼器信號進行控制，上位機對驅動器發出的是模擬量（電壓）信號，范圍為+10V～-10V，正電壓控制電機正轉，負電壓控制電機反轉，電壓值的大小決定電機的轉數。

  轉矩控制方式的特點，是驅動器僅對電機的轉矩進行控制，電機輸出的轉矩不在隨負載變，只聽從于輸入的轉矩命令，上位機對驅動器發出的是模擬量（電壓）信號，范圍為+10V～-10V，正電壓控制電機正轉，負電壓控制電機反轉，電壓值的大小決定電機輸出的轉矩。電機的轉速與轉角由上位機控制

9.什么是電子齒輪比？

  脈沖當量：數控裝置每就化一個最小數字單位時，要求相應的機械裝置有一個設定的長度或角度的相應變化，稱為脈沖當量。

  當機械裝置的傳動比不能滿足數控裝置脈沖當量的要求時，EP100系列伺服驅動器可提供電子齒輪比，來配合數控裝置與機械傳動比之間的關系，滿足數控裝置所需要的脈沖當量。它起到了一個輸入與輸出變比的作用。電子齒輪比僅在位置控制中起作用。

  電子齒輪比數值設置過大，會降低伺服電機的運行狀態。

  電子齒輪比設置方法，請參見伺服電機驅動器使用說明書。

  10.驅動器輸入的工作電壓，是用三相AC220V，還是單相AC220V？

 伺服驅動器的工作電壓為AC220V。驅動器在配置小轉矩的伺服電機時（2Nm、4Nm、5Nm)，可采用單相AC220V電源對驅動器供電，但驅動器驅動大轉矩的伺服電機時，必須要三相AC220V電源對驅動器供電。

  為了提高驅動器工作的可靠性及防止驅動器對數控裝置的干擾，請客戶采用變壓器，對驅動器提供三相AC220V電源。

  11.伺服驅動器速度環、位置環參數調整的原則是什么？

  伺服電機使用效果如何，除了與電機和驅動器的性能有關外，驅動器參數的調整也是一個十分關鍵的因素。

  伺服驅動器主要的性能參數調整有三個：速度環比例增益、速度環積分時間常數、位置環比例增益。伺服驅動器相應的參數編號為：速度環比例增益（PA5）、速度環積分時間常數（PA6）及位置環比例增益（PA9）。

  速度環比例增益、積分時間常數僅對電機在運行時（有速度）起作用。速度環比例增益的大小，影響電機速度的響應快慢，速度環積分時間常數的大小，影響電機穩態速度誤差的大小及速度環系統的穩定性。伺服驅動器在出廠時，針對適配的每種規格的ST-M系列伺服電機，都設有一個缺省值，并形成相應的速度環帶寬。缺省值是按輕負載來設置的。當伺服電機帶上實際負荷時，由于實際負載轉矩和負載慣量與缺省值設置時并不相符，速度環的帶寬會變窄，如果此時的速度環帶寬滿足需求，沒有發生電機速度爬行或振蕩等現象，可以不調整速度環的比例增益及積分時間常數。如果實際負荷使電機工作不穩定，發生爬行或振蕩現象，或者現有的速度環帶寬不理想，則需要對速度環的比例增益、積分時間常數進行調整。

  速度環參數調整的原則，是保證速度環系統穩定（不振蕩）的前提下，允許超調并只有一個超調量不大的波頭，使速度環響應最快，并且系統穩定工作。

  為了保證系統穩定的工作，應該調整速度環積分時間常數。調整的原則是，負載慣量折算到電機軸上的Jl與電機轉子慣量的倍數越大，速度環積分時間常數的值應增加越大。

  速度環積分時間常數的倒數為積分增益。速度環積分時間常數增大，將導至速度環響應變慢。增大速度環比例增益，可在保證系統穩定的前提下，達到較快的響應速度。

  速度環積分時間常數的提高，需相應的提高速度環比例增益，以提高速度環的響應時間。這二個參數的調整，是一個反復的過程，需要對負載準確的認識與經驗。

  速度環比例增益提高的上限是，系統臨界振蕩點以下。簡單的方法是，提高速度環的比例增益，直至系統發生振蕩，然后再降低一點速度環的比例增益，即為剛度較好速度環比例增益。

  綜上，在系統能穩定工作的前提下，較大的速度環比例增益和較小的速度環時間常數，可以獲得較好的速度響應。較大的速度環比例增益和過小的速度環時間常數，較容量發生系統振蕩，工作不穩定；較小的速度環比例增益和過大的速度環時間常數，電機速度響應低，電機運行易出現爬行狀態。

  位置環比例增益僅在驅動器工作在位置方式時有效。當伺服電機停止運行時，增加位置環比例增益，能提高伺服電機的鎖定剛度。當伺服電機在位置環下運行時，增大與減小位置環比例增益時，位置滯后量將隨之變化。

  位置環比例增益調整的原則是，在保證位置環系統穩定工作，位置不超差（過沖）的前提下，增大位置環比例增益，以減小位置滯后量。簡單的方法是，提高位置環的比例增益，直至系統發生位置超差（過沖），然后再降低一點位置環的比例增益，即為剛度較好位置環比例增益。

  速度環比例增益和積分時間常數采用缺省值可以滿足需要時，調整位置環比例增益，可以減小位置滯后量，提高位置跟隨特性。建議調整位置環比例增益。

  多軸同時進行插補運算時，各軸的位置比例增益值應調整為一樣。