基于矢量控制的数控系统的伺服驱动优化.pdf

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1、电气传动2014年第44卷第8期ELECTRICDRIVE2014Vol.44No.8基于矢量控制的数控系统的伺服驱动优化1112舒志兵，瞿敏敏，翟正磊，高军虎（1.南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京211816；2.南京埃德夫机电工程技术有限公司，江苏南京210019）摘要：随着交流伺服系统应用场合的增多，交流伺服系统在使用过程中的问题也越来越多，调试的难度也逐渐增大。以欧系伺服系统内部控制原理为基础，讨论了伺服参数优化的原理和方法，从伺服参数本身入手，对整个伺服系统参数进行优化，并总结伺服优化的方案。方便了交流伺服系统的调试，发挥了系统的

2、最佳性能。关键词：驱动优化；矢量控制；数控系统；伺服系统中图分类号：TP273文献标识码：AServoDriveOptimizationofNumericalControlSystemBasedonVectorControlSHUZhi⁃bing1，QUmin⁃min1，ZHAIZheng⁃lei1，GAOJun⁃hu2（1.AutomationCollege，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing211816，Jiangsu，China；2.NanjingEdifyMechnical&ElectricalEngi

3、neeringTechlogyCo.，Ltd.，Nanjing210019，Jiangsu，China）Abstract:WiththeACservosystemapplicationsisincreased，therearemoreandmoreproblemsintheapplicationprocess，alsoincreasesthedifficultyofdebugging.Basedontheinternalcontrolprincipleoftheeuropeanservosystem，discussedtheprinciplesand

4、methodsofservoparameteroptimization，inordertoplaythesystemforoptimumperformance，therelevantparametersaremeasuredandmodified，andsummarizetheschemeofsolutions.ItisconvenienttodebugtheACservosystem.Keywords:driveoptimization；vectorcontrol；numericalcontrolsystem；servosystem1驱动优化的必要

5、性2驱动优化的原理典型的数控机床的传动结构图见图1，其主由图2可以看出，电机的输出传递到负载上，要功能是把编制的NC程序转变成相应轴的机械需要经过一系列中间传递环节，传动系统由于机位移，在轴位移的过程中，好的动态特性和稳定械刚性的原因，可以近似为一个线性环节和一个性是驱动稳定高效运行的关键。特别是越来越弹性环节，并且弹性环节部分的频率常常是由很多机床的精度和速度大幅提高，要求驱动部件具多的频率组合起来的，使得系统的阶次变高，系有良好的动态和静态特性。一般在机床调试时统的鲁棒性下降，这样在传递环节的输出部分，系统会给定一组相应轴的默认参数，但这些参数有

6、的输入会被压抑，从而降低系统的动态特性，一般是为了保证系统正常运行的保守参数，驱动而有的输入则会被放大，也就是俗称的“共振”。优化的目的正是在现有的基础上尽可能提高系这些共振是造成机床不稳定的致命因素，而驱动统的动态特性。优化的大部分工作就是找出这些共振点，通过加电子滤波器的方法来抑制这些共振，增加系统的稳定性，这样就可以提高系统的增益来提高系统的动态特性。驱动是由转矩电流环、速度环和位置环组图1数控机床传动系统结构图成，一般来说位置环是一个简单的比例调节器，Fig.1ThedrivesystemstructureofCNC因而调节起来比较简单，速度

7、环和电流环是由比作者简介：舒志兵（1965-），男，副教授，Email：shuzhibing@163.com64舒志兵，等：基于矢量控制的数控系统的伺服驱动优化电气传动2014年第44卷第8期程就是尽量让拐点频率提高，让幅值比的线更接近于0dB。图2通过弹性耦合的传动模型Fig.2Drivethroughtheelastictransmitionmodel例积分（PI）调节器组成，是驱动的核心部分，因而速度环又是驱动优化的调整重点。驱动优化的关键是提高速度环的动态特性，而提高动态特性的关键又在于提高速度环比例环节的增益，降低积分环节的时间常数。图4控

8、制系统的Bode图3分析工具Bode图Fig.4BodediagramofcontrolsystemBode