【学习笔记】伺服驱动器调试

四、增益

1.利用刚性表自动调整增益

1）刚性

①刚性体现伺服抗干扰、跟随指令的能力。增益越强，刚性越强，但也降低了伺服系统的稳定裕量。
②刚度的测试方法：被测伺服工作在位置模式，无外部指令，突加外部干扰转矩，记录电机机转子偏过的最大角度。刚度等于最大角度偏差/干扰转矩。下图是突加干扰转矩时的随动偏差变化情况。
③举例：对一个实际惯量50倍的负载，刚性12极，设置不同的负载惯量比观察运行效果，如下图所示。绿色代表位置指令，黑色代表速度反馈。惯量比和增益要匹配

④刚性等级经验值
0级~ 4级：极低的刚性，适合一些大型机械;
5级~ 11级：较低的刚性，一些较大惯量场合；
12级~15级：普通刚性，适合皮带传动、齿轮传动等场合；
16级~20级：较高的刚性，一般的轨迹控制、要求快速定位的场合刚性在这个范围；
21级及以上：极高的刚性，要求更高的轨迹控制和定位场合。

2）功能码设置

①H0900=1 标准模式
设置负载惯量比之后，将H0900设为1（默认为0，需要更改），改变H0901(刚性等级)的值，观察实际效果。

注：H0900=1时，以上表中参数会根据刚性表自动设置，无法手动更改，除非再改回H0900=0！
②H0900=2 定位模式
a. 设置负载惯量比之后，将H0900设为2，改变H0901的值，观察实际效果。在要求快速定位的场合可以尝试使用。
b. 在标准模式调整参数的基础上，第二增益(H08-03~H08-05，H07-06) 参数，也根据H09-01设定的刚性等级自动更新并被存入对应功能码，且第二增益参数的位置环增益应比第一增益参数高一个刚性等级：

c. 定位模式下在标准模式的基础上还有如下的设置：速度前馈相关参数被设为固定值

d. 增益切换相关参数被设定为固定值：定位模式时，增益切换功能自动开启。

注：H0900=2时，以上表中参数会根据刚性表自动设置，无法手动更改，除非再改回H0900=0！

2. 手动调整增益

1）调整指标

①波形平滑
指令发送过程中很平滑，定位完成之后也很平滑。

②整定时间
位置指令结束输入到输出位置指令到达信号的时间间隔，是衡量定位的快慢的直接指标，最快1ms以内。

③过冲
在定位结束的过程中发生随动偏差正负的变化就是过冲，如下图所示。实际表现就是冲过去再返回。

2）参数介绍

①位置环比例增益（H0802)
参数作用：决定位置环能够跟随的，变化的位置指令最高频率。
调整方法：根据定位时间进行调整。设定的越大，对位置指令的跟随性越好，随动偏差越小，定位时间也会缩短，并提高电机静止时抵抗外界扰动的能力。但过大的设定会使机械发生共振或过冲。
注意点：位置环的带宽为H0802/2PI，速度环的带宽为H0800（前提是惯量设置正确）。为使系统良好工作，速度环带宽必须是位置环带宽的3~5倍，因此，3≤（2π×H08-00）/H08-02≤5。
②速度环比例增益（H0800）
参数作用：决定速度环能够跟随的，变化的速度指令最高频率。
在负载惯量比平均值(H08-15) 设置正确的前提下，可认为： 速度环最高跟随频率=H08-00
调整方法：在不发生噪声、振动的范围内，增大此参数，可加快定位时间，带来更好的速度稳定性和跟随性； 发生噪音，则降低参数设定值； 发生机械振动时使用机械共振抑制功能。
③速度环积分时间常数（H0801）
参数作用：速度积分可以消除净差，
调整方法：减小设定值可加强积分作用，加快定位时间，但设定值过小易引起机械振动，设定值过高，将导致速度环偏差总不能归零。当H08-01=512.00ms 时，积分无效。
注意点：建议速度积分时间常数和速度比例满足以下关系：

默认速度环增益25.0Hz，默认积分时间常数31.83ms，25 × 31.83 ≈ 800，符合上述关系。
④转矩指令滤波时间(H0705)
参数作用：消除高频噪声，抑制机械共振。
调整方法：应保证转矩指令低通滤波器的截止频率高于速度环最高跟随频率的4 倍，因此： 1000 /（2π×H07-05 ）≥ (H08-00)×4
注意点：a. 增大H08-00 发生振动时，可通过调整H07-05 抑制振动：
b. 设定值过大，将导致电流环的响应降低；
c. 需抑制停机时的振动，可尝试加大H08-00，减小H07-05；
d. 电机停止状态振动过大，可尝试减小H07-05 设定值。
e. 但是因为转矩环的响应必须远大于速度环的响应，转矩指令滤波时间不能太大，否则会引起控制系统不稳定。

3）前馈

①无前馈

②速度前馈
a. 速度前馈可应用于位置控制模式及全闭环功能。使用速度前馈功能，可以提高速度指令响应，减小固定速度时的位置偏差。
b. 功能码：

c. 加入速度前馈曲线

③速度前馈+力矩前馈
a. 位置控制模式，采用转矩前馈，可以提高转矩指令响应，减小固定加减速时的位置偏差；速度控制模式，采用转矩前馈，可以提高转矩指令响应，减小固定速度时的速度偏差。
b. 功能码说明

c. 加入速度前馈与转矩前馈

4）滤波

5）伪微分调节

非转矩控制模式下，可使用伪微分调节控制(Pseudo-DiffErential-Forward-Feedback Control,，简称PDFF 控制)，对速度环控制方式进行调整。
a. 参数说明：
非转矩控制模式下，改变速度环的控制方法。默认为100%，PI控制，设为非100%即为PDFF控制，可用来增加对外力的抵抗能力以及改善速度响应波形。
b. 调整方法：
H08-24 设置过小，速度环响应变慢；
速度反馈存在过冲时，将H08-24 由100.0 逐渐减小，直至某一设定值下，伪微分前馈控制取得效果。
H08-24=100.0 时，速度环控制方法不变，为默认的比例积分控制。
c. 下图是PDFF系数对速度上升缓慢以及定位完成缓慢的改善。