FANUC 高速高精度控制的调整步骤

FANUCLTDTuning-1高速高精度控制的调整步骤FANUCLTDTuning-2•车驱动的三个基本要素•高速高精度机床加工的•三个基本要素驾驶员的驾驶技巧加速器,刹车,手动响应速度车的悬挂CNC的进给率控制伺服系统响应机械刚性驾车和机床高速高精度控制具有以上‘相似性’.高速高精度控制需要的基本元素FANUCLTDTuning-31.CNC进给速度控制高速高精度开始不协调的因素为了保证两者协调,切线方向的速度仅在必要的点上需要减小或者增加-依靠各个轴的速度差-依靠各个轴的加速度-依靠各个轴的加加速度拐角前慢下来拐角后速度升起来曲线前慢下来曲线时慢速高速高速高精度控制需要的元素FANUCLTDTuning-42.伺服系统响应-尽可能精确地跟随移动指令-尽可能抑制干扰扭矩通过使用HRV2或HRV3和HRV滤波器技术实现较高的速度增益设定高速高精度控制需要的元素实际路径实际路径指令路径指令路径普通车赛车FANUCLTDTuning-53.机械刚性为了获得高增益和加工出高精度的工件,也需要高的机械刚性高速高精度控制需要的元素实际路径指令路径普通车刚性好并平稳的车满足以上所有3条对于实现机床高速高精度控制仅仅是具备了有一个好的驱动FANUCLTDTuning-6伺服调整过程概述FANUCLTDTuning-7伺服调整过程概述为了提高伺服系统的执行性能和CNC进给率控制伺服调整是必要的.伺服调整由下列项目组成.(伺服系统响应)-增益和HRV滤波器调整这个调整提高了伺服控制总体的执行性能.增益调整是最重要的项目.-前馈调整调整前馈将路径误差减小为0.它是高速高精度机床必不可少的功能.(CNC进给率控制)-通过加速度调整进给速度控制-通过速度差调整进给速度控制-通过加加速度调整进给速度控制以上调整实现高速控制和指令路径的平滑控制什么是伺服调整?FANUCLTDTuning-8伺服调整过程概述如何进行伺服调整1在伺服调整过程中,增益调整和HRV滤波器调整是最重要的.通过提高伺服系统的速度增益和位置增益能够高精度跟随位置指令和抑制伺服电机的干扰.调整指导在伺服指导中自动进行增益调整.PCMCIALAN卡伺服指导伺服指导是支持伺服调整的一个强有力的工具.伺服指导可以观测到伺服系统的状态并能对伺服进行自动调整.FANUCLTDTuning-9伺服调整过程概述如何进行伺服调整2伺服调整使用一些代表性的图形形状.这些图形形状的程序已登记到伺服指导的程序窗口并通过程序窗口执行生成相应的程序.(圆)前馈反向间隙加速(方)通过速度差实现进给率控制速度增益(带圆弧-拐角的方形)通过改变加速度实现进给率控制FANUCLTDTuning-10HRV控制高速响应和高分辨率反馈位置控制伺服系统高精度电流反馈伺服放大器HRV滤波器ai伺服电机速度控制伺服控制伺服调整过程概述关于伺服系统伺服系统由伺服控制,伺服放大器和伺服电机组成.所有这些产品对于提高伺服系统的执行性能是很重要的.伺服调整提高了伺服控制的执行性能.FANUCLTDTuning-11伺服调整过程概述+CNC发出的指令位置增益(*5)高速速度环(*3)前馈(*4)消除机械共振滤波器(*2)HRV电流控制HRV2,3(*1)+实现高速高精度控制如下调整伺服功能(*1)设定HRV电流控制(HRV2或HRV3)(*2,*3)调整消除机械共振滤波器并设定速度环路增益(*4)前馈调整(*5)位置增益调整伺服控制中的伺服调整项目伺服控制FANUCLTDTuning-12(*1)设定HRV电流控制(HRV2或HRV3)•通过选择HRV2标准电机参数电流环控制周期缩短到125s(对于ais,ai和bis伺服电机,使用90B0系列伺服软件支持HRV2标准电机参数).•对于HRV2的加强功能,通过提高电流环的高速响应,使用伺服HRV3控制可以得到更高的速度环增益.•电流环的高速响应是伺服系统总体执行性能提高的基础伺服调整过程概述速度环增益低速度环增益高FANUCLTDTuning-13(*2),(*3)消除机械共振滤波器调整和速度环增益设定•一些机床在特定的频率有很强的机械共振.•消除机械共振滤波器的HRV滤波器除去振动有效.•伺服指导的调整导航器功能用于调整HRV滤波器.•也可以使用调整导航器功能设定更高的速度环增益全面提高伺服的执行性能.[调整导航器]调整导航器按照一步一步的调整步骤提示进行调整.下列项目有效.-自动调整设定速度增益-自动调整设定HRV滤波器-支持设定高速高精度控制功能.伺服调整过程概述FANUCLTDTuning-14(*4)前馈调整•通过‘提前预读前馈’,伺服延迟被消除并且图形误差减小了•通常使用97%到100%的前馈系数伺服调整过程概述前馈0%前馈100%FANUCLTDTuning-15(*5)位置增益调整•通过使用高速速度环响应可以设定高的位置增益.•设定高的位置增益也可以用于减小误差.•推荐设定值大于50/sec,只要能保证稳定性.•考虑快速进给的稳定性决定位置增益的限制值.伺服调整过程概述FANUCLTDTuning-16伺服调整过程概述调整前调整后•下列图形表示伺服调整后的结果.•四象限凸起完全被抑制.•路径变得更平滑.举例较小的路径误差象限凸起被抑制FANUCLTDTuning-17伺服调整过程详述FANUCLTDTuning-18初始化伺服参数(1)[基本参数]参数号16i/18i/21i/0i标准设定值说明20040X000011(注1)电流控制环125s2040标准参数(注1)电流积分增益2041标准参数(注1)电流比例增益2003#31PI功能有效2017#71速度环高速循环处理功能有效2006#41速度反馈中使用最新的反馈数据2016#31停止时比例增益可变有效21192(检测单位1m)20(检测单位0.1m)停止时比例增益可变有效时用:停止状态判断电平(根据检测单位进行设定)18255000位置增益2021128负载惯量比(速度增益)2202#11切削/快速进给速度增益变化有效2107150切削进给速度增益倍率•调整初始化参数时,请从(1)到(4)初始化伺服参数.•灰颜色数据需要根据具体机床调整.注1.电机代码从251到350应用于HRV2参数FANUCLTDTuning-19[前馈和FAD(精细加/减速)]参数号16i/18i/21i/0i标准设定值说明2007#61FAD有效(精细加减速)2209#21直线型FAD有效.210916FAD时间常数2005#11前馈有效1800#30快速时前馈有效2017#51加快使用RISC前馈时的响应性2200#51加快使用RISC前馈时的响应性209210000预读(位置)前馈系数206950速度前馈系数初始化伺服参数设定(2)•FAD有效使位置指令更平滑.•如果使用AICC,HPCC和AI-NanoCC,FAD不使用.•为了减小位置指令的加速度CNC侧使用插补后加/减速是必要的.FANUCLTDTuning-20[反向间隙加速]参数号16i/18i/21i/0i标准设定值说明1851大于1间隙补偿2003#51间隙加速有效2006#00/10:半闭环系统1:全闭环系统2009#71间隙加速停止2009#61仅在切削进给使用间隙加速功能(FF)2223#71仅在切削进给使用间隙加速功能(G01)2015#60两段间隙加速有效214650两段间隙加速结束时间204850间隙加速量20825(1um检测单位)50(0.1um检测单位)停止距离(检测单位)207120间隙加速时间•设定高速度增益和位置增益可以有效减小象限凸起.但是设定高增益是有一些限制的.•反向间隙加速是减小象限凸起的功能通过将‘加速指令’加到速度指令当坐标轴反向时.•两段反向间隙加速能够处理可变的速度.初始化伺服参数设定(3)FANUCLTDTuning-21[时间常数]参数号16i/18i/21i/0i标准设定值说明1620200直线型加/减速时间常数(ms)1621200钟型加/减速时间常数(ms)176824切削进给插补后加/减速时间常数(ms)177030000最大切削速度1771240时间(ms)0.2G(AI,AINano)177224钟型加/减速时间常数840030000最大切削速度19510240时间(ms)0.2G(AIHPCC,AINanoHPCC)841624钟型加/减速时间常数初始化伺服参数设定(4)•更详细内容,请参照‘高速和高精度运行相关的参数说明’,FANUC交流伺服电机ais/ai/bis系列参数说明书附录(B-65270).•在说明书中,初始化设定参数对小型,中型和大型机床的功能分别进行描述.FANUCLTDTuning-22速度增益和HRV滤波器调整(1)•调整导航器可以容易地调整速度增益.•调整导航器从测量频率响应结果可以看到速度环路的增益裕度.•调整导航器建议出推荐的速度增益.增益裕度推荐增益FANUCLTDTuning-23速度增益和HRV滤波器调整(2)调整导航器提高增益后,再测频率响应特性曲线.我们推荐通过坐标轴的直线移动检测增益设定的正确性.如果观察到有一些振动,请将速度增益减小一点.电机速度转矩指令降低增益电机速度转矩指令FANUCLTDTuning-24速度增益和HRV滤波器调整(3)•通过使用调整导航器可以容易地调整HRV滤波器.•调整导航器检测响应频率.•调整导航器建议出推荐的HRV滤波器参数.推荐的滤波器参数FANUCLTDTuning-25速度增益和HRV滤波器调整(4)设定滤波器后调整导航器可以看到频率响应特性曲线.如果你想修改,你能细微地调整滤波器.我们推荐通过坐标轴的直线移动检测滤波器设定的正确性.如果观察到有一些振动,请稍修改一下滤波器参数.电机速度转矩指令修改中心频率FANUCLTDTuning-26改变增益的效果和滤波器调整举例•位置前馈系数100%•速度增益300%•位置前馈系数100%•速度增益650%•速度环高速循环处理功能(2017#7=1)ON10m/div速度增益和HRV滤波器调整(5)10m/divFANUCLTDTuning-27前馈功能结构图前馈调整(1)前馈从CNC发出的位置指令转换成速度指令补偿.这个补偿减小了主要由位置环延迟产生的位置误差和轮廓误差.速度前馈速度指令的变化率(加速度)转换成转矩指令补偿.这个补偿减小了主要由速度环延迟产生的位置误差和轮廓误差.-+asKp速度环位置指令速度前馈++++位置反馈FANUCLTDTuning-28前馈系数0%前馈系数100%半径误差差不多是250m半径误差几乎是0m(位置)前馈调整通过设定位置前馈系数值接近于100%,路径误差被彻底减小.前馈调整(2)FANUCLTDTuning-29(位置)前馈调整前馈调整(2)插补后时间常数=24ms前馈系数100%时间调整系数=0插补后时间常数=24ms前馈系数100%时间调整系数=-3072•通过使用“时间调整系数”能够补偿由“插补后时间常数”导致的半径减小.•如果路径误差有必要达到一定的限制值时,请提供使用这个特性.FANUCLTDTuning-30速度前馈调整•当各个轴的加速度变化得快时,由于速度环延迟引起的位置误差就出现了.•速度前馈(VFF)补偿这个延迟.•这个程序‘带1/4圆弧的方形’用于调整VFF的设定值.•通过图形窗口的轮廓方式观察路径误差,你能够容易地调整VFF系数.•请通过调整速度前馈减小凸起.XY由Y轴延迟导致的位置误差由X轴延迟导致的位置误差XY没有速度前馈使用速度前馈前馈调整(3)FANUCLTDTuning-31圆弧半径减速根据加速度调整进给率控制(1)•在这个点‘从直线到圆弧’或‘从圆弧到直线’各个轴的加速度快速变化.在这些点的路径误差变大.•‘圆弧半径减速功能’减小了拐角时的切线方向的速度和在上面2点加速度的变化.ABCD直线部分:F4000圆弧部分:F3000切线速度ABCDXY测试程序圆弧-直线直线-圆弧FANUC