BWS伺服在慢走丝加工机床上的应用

4 大惯量伺服系统调试

4.1 系统调试

对于调试过程可说是难点重重，因为客户机械整体的负载就非常的大，而且还要在加工的过程中在加工槽里注满水，使得负载惯量和负载质量更大，增加了伺服的控制难度。为了保证２个脉冲的追踪误差，所以伺服控制器的增益必须维持在一个较高的水平，但是由于几乎不允许出现任何的振动，那么伺服控制系统的增益还不能够过大，也就是说在稳定的响应水平和稳定的控制平衡度之间寻找一个平衡点，这个平衡点的选取就是我们调试的关键。

由于该设备的运行速度不能超过我们调试软件估测负载惯量所需的运行速度200rpm，所以只能通过不断的试验，对参数进行设置，以找到最佳的增益参数，也就是将伺服参数中跟增益有关的2-00(位置控制增益)，2-02（位置前馈增益），2-03（位置前馈增益平滑常量），2-04（速度控制增益），2-06（速度积分补偿），以及跟共振有关的2-25（共振抑制低通滤波），2-23（共振抑制Notch filter），2-24(共振抑制Notch filter衰减率)进行不断的试验设置和运行测试，2-00主要作用是保持位置环控制响应水平的，2-04主要作用是保持速度环控制响应水平的，这两个值是伺服响应的基础，而2-02和2-06的主要作用就是减小位置控制误差和速度控制误差的，将这两个值调到很高的位置可以明显地减小追随误差。2-03 作用就是可以大大的降低传动机构的运转振动。

刚刚开始调试时，很快就将伺服的响应水平调整到一个不使伺服电机运行有振动的最高的控制水平，这个增益水平上伺服电机的运行效果是是伺服系统在 0.5rpm的速度下运行追随误差基本保持在2个脉冲范围内，但是在运行的某几个点的时候，会跳变到3~4个脉冲。这是慢走丝设备运行不允许的，必须通过调整伺服的增益来改善这样的运行效果，因为这样的追随误差的跳变是由于在某个运行点上伺服系统的负载情况发生改变，而由于伺服系统的响应又不够快，所以才会出现追随误差变大的情况。通过以上分析，需要实现的就是提高伺服系统的响应水平又不能使伺服电机运行过程中出现任何的振动。为了既不让电机振动，又提高增益水平，只有将2-03加大降低机构传动的振动，才能提高2-04和2-00从而提高伺服系统整体的增益水平位置较高的响应，同时，还不能把2-03的值调整地过高，因为它会影响位置追踪误差。

在增调整已经很理想的情况下，开始安装工件试切。在试切过程发现一个很异常的现象，即在x轴以0.3rpm速度进给时，y轴的追踪误差会有一个不断的跳变，当时y轴根本没有信号输入，是不应该有任何移动的。出现这样的情况只有两种可能，一是有信号干扰，二是发生了机械振动！通过判断是在x轴以一定速度移动时，y轴会有共振产生！利用我们调试软件BWS-DDS找到共振频率，消除共振，调试完成。共振抑制频率点的抓取如图3所示。

图3 共振抑制频率点

4.2 工件测试

作为加工机床，一定要通过加工试切来证明我们的伺服是否能够满足慢走丝机床的应用场合。图4是BWS-BBH伺服加工的工件效果图，图4显示是在磨掉一部分氧化层以后检测其表面光洁度，从1号~3号加工效果越来越好，单纯从加工效果上看3号的表面光洁度已经可以已经与原伺服系统17位编码器的高精度伺服电机的加工效果接近。

图4 加工试切工件测试

5 结束语

BWS－BBH伺服主要是应用在控制系统中进给控制方面，伺服运动性能如何，直接关系着工件的加工精度和表面粗糙度。客户原来使用的是国外知名品牌的伺服系统，其伺服电机是采用１７位高线数编码器，而BWS伺服系统则采用的是BWS－BＢH系列伺服系统配套使用的ＥＣＭＡ电机，其编码器仅仅是２５００线的低线数的伺服编码器。应用BWS伺服系统的慢走丝加工机床的加工精度和表面粗糙度与客户原来采用１７位高线数编码器的伺服系统的慢走丝机床相差无几。从而使客户的制造成本在性能不降低的前提下得到了大大的压缩，提高了其产品在慢走丝加工机床的市场竞争力。