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PMAC控制下的高精度轉(zhuǎn)臺雙閉環(huán)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試

作者: 時(shí)間:2009-07-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

Ⅱ型卡提供了編碼器譯碼方式可以是內(nèi)部脈沖+方向,其譯碼器輸出的脈沖+方向信號是由n 通道中的脈沖頻率調(diào)節(jié)器(PFM)輸出電路產(chǎn)生的。它可以產(chǎn)生一個(gè)假想的閉環(huán)來驅(qū)動開環(huán)步進(jìn)系統(tǒng)。我們分析如果將的編碼器譯碼方式設(shè)置為內(nèi)部脈沖+方向,其譯碼輸出由內(nèi)部脈沖頻率調(diào)節(jié)器(PFM)輸出電路產(chǎn)生,這樣可以避免一些 與驅(qū)動器間的不匹配。在將I7240 設(shè)置為8(內(nèi)部脈沖+方向)后,我們將閉環(huán)后,來回漂動現(xiàn)象消除了,用“j=10000”運(yùn)行(手動走到絕對位置為10000counts 處)后編碼器反饋顯示為10000counts,沒有了抖動,并且在設(shè)置為內(nèi)部脈沖+方向后,根據(jù)運(yùn)行結(jié)果看,其編碼器反饋進(jìn)入 后也進(jìn)行了四倍頻,分辨率達(dá)到2621440 脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)。到此,該故障得以排除。

2.3 PID 調(diào)節(jié)

在系統(tǒng)中,為了獲得良好的穩(wěn)態(tài)特性和動態(tài)特性,需要對系統(tǒng)的環(huán)進(jìn)行校正和調(diào)整,所以當(dāng)系統(tǒng)的基本特性(包括機(jī)械傳動、電機(jī)選型等)確立后,就需要對系統(tǒng)的環(huán)進(jìn)行調(diào)整了。在以PMAC 為核心器的系統(tǒng)中,通過調(diào)節(jié)它提供的PID+速度/加速度前饋調(diào)節(jié)器的參數(shù)能解決大部分的系統(tǒng)特性問題,這些參數(shù)包括比例增益(proportional)、積分增益(integral)、微分增益(differential)(即PID 控制);速度、加速度前饋(feedforward);摩擦增益等等。典型PID 伺服環(huán),如圖2 所示。

圖2 典型PID伺服環(huán)


Pewin32 提供了兩種信號源(脈沖和正弦波信號)進(jìn)行PID調(diào)整,脈沖響應(yīng)過程主要是用來調(diào)整系統(tǒng)的P、I、D 等參數(shù),而正弦波響應(yīng)主要是用來調(diào)整系統(tǒng)的動態(tài)特性。PID 調(diào)整過程首先將所有運(yùn)行的運(yùn)動程序和PLC 程序停止,然后下載自己一段小程序,讓電機(jī)轉(zhuǎn)動,實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù),繪制出脈沖或正弦響應(yīng)曲線,讓用戶通過響應(yīng)曲線來判斷系統(tǒng)的特性。

PID 調(diào)整必須在了解各參數(shù)的具體作用,并不斷的實(shí)驗(yàn),最好是先作脈沖響應(yīng)調(diào)整,主要調(diào)整比例、積分、微分增益,在脈沖響應(yīng)曲線調(diào)整最好的狀態(tài)下,不要更改比例、積分、微分增益,作正弦響應(yīng)調(diào)整,正弦響應(yīng)調(diào)整主要調(diào)整速度、加速度前饋和摩擦增益等參數(shù),以下對空載的PID 進(jìn)行調(diào)整,在經(jīng)多次調(diào)整后我們得出了各參數(shù)的最優(yōu)化設(shè)定值。各參數(shù)意義及設(shè)定值,如表1 所示。


表1 PID調(diào)節(jié)參數(shù)意義及設(shè)定值

在該參數(shù)下,得出脈沖響應(yīng)和正弦響應(yīng)曲線,如圖3 所示。從圖中可以看出,脈沖響應(yīng)曲線中,命令位置和實(shí)際位置基本重合,正弦響應(yīng)曲線中指令速度曲線和時(shí)間速度曲線已經(jīng)完全重合,速度跟隨誤差很下,幅值只有±4 個(gè)脈沖。在該種狀態(tài)下,我們用數(shù)控程序運(yùn)行轉(zhuǎn)臺時(shí)其跟隨誤差只有1 個(gè)脈沖計(jì)數(shù),相當(dāng)在圓周上0.5s 角度的誤差,其動態(tài)響應(yīng)已經(jīng)相當(dāng)快了。

圖3 PID調(diào)整曲線


3 結(jié) 論

對轉(zhuǎn)臺的過程中,一般會遇到許多的問題,總結(jié)起來在時(shí)應(yīng)注意:

(1)硬件連線:仔細(xì)檢查驅(qū)動器與轉(zhuǎn)臺、驅(qū)動器與控制卡之間的連接,編碼器反饋的連接。
(2)環(huán)境干擾:外界溫度、振動、電磁干擾都可能影響到系統(tǒng)的精度與動態(tài)特性,調(diào)試時(shí)應(yīng)有良好的環(huán)境。
(3)PMAC 參數(shù)的設(shè)置:對于PMAC 卡,由于其型號較多,不同的型號參數(shù)設(shè)置不太一樣,調(diào)試過程中需要仔細(xì)研究其參數(shù)的設(shè)置。
(4)PID 調(diào)節(jié):PID 調(diào)節(jié)直接影響到系統(tǒng)特性,PID 參數(shù)調(diào)節(jié)要根據(jù)各參數(shù)的特點(diǎn),不斷的實(shí)驗(yàn),找到一個(gè)最佳的參數(shù)配置。


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