數(shù)控系統(tǒng)的振蕩現(xiàn)象已成為數(shù)控全閉環(huán)系統(tǒng)的共同性問題。系統(tǒng)振蕩時會造成機床產(chǎn)生爬行與振動故障,尤其在臥式帶立柱的軸和旋轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺軸其系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率較高。該問題已成為影響數(shù)控車床正常使用的重要因素之一。
數(shù)控車床產(chǎn)生振蕩的原因:
數(shù)控車床的振蕩故障通常發(fā)生在機械部分和進給伺服系統(tǒng)。產(chǎn)生振蕩的原因有很多,陳了機械方面存在不可消除的傳動間隙、彈性變形、摩擦阻力等諸多因素外,伺服系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)的影響也是重要的一方面。伺服系統(tǒng)有交流和直流之分。大部分數(shù)控機床采用的是全閉環(huán)方式,引起伺服系統(tǒng)振動的原因大致有四種情況:
位置環(huán)不良又引起輸出電壓不穩(wěn);
速度環(huán)不良引起的振動;
伺服系統(tǒng)可調(diào)定位器太大引起電壓輸出失真;
傳動機械裝如絲杠間隙太大。這些控制環(huán)的輸出參數(shù)失真或機械傳動裝置間隙太大都是引起振動的主要因素。它們都可以通過伺服控制系統(tǒng)進行參數(shù)優(yōu)化。
數(shù)控車床消除振蕩的基本措施:
1.閉環(huán)伺服系統(tǒng)造成的振蕩
有些數(shù)控伺服系統(tǒng)采用的是半閉環(huán)裝置,而全閉環(huán)伺服系統(tǒng)必須是在其局部半閉環(huán)系統(tǒng)不發(fā)生振蕩的前提下進行參數(shù)調(diào)整,所以兩者大同小異。
2.降低位置環(huán)增益
在伺服系統(tǒng)中有參考的標準值,出現(xiàn)振蕩可適當降低增益,但不能降太多,因為要保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。
3.降低負載慣量比
負載慣量比一般設置在發(fā)生振動時所示參數(shù)的70%左右,如不能消除故障,不宜繼續(xù)降低該參數(shù)值。
4.加入比例微積分器(PID)
比例微積分器是一個多功能控制器,它不僅能有效地對電流電壓信號進行比例增益,同時可調(diào)節(jié)輸出信號滯后成超前的問題,振蕩故障有時因輸出電流電壓發(fā)生滯后成超前情況而產(chǎn)生,這時可通過PID來調(diào)節(jié)輸出電流電壓相位。
5.采用高頻抑制功能
以上討論的是有關(guān)低頻振蕩時參數(shù)優(yōu)化方法,而有時數(shù)控系統(tǒng)會因機械上某些振蕩原因產(chǎn)生反饋信號中含有高頻諧波,這使輸出轉(zhuǎn)矩里不恒定,從而產(chǎn)生振動。對于這種高頻振蕩情況,可在速度環(huán)上加入一階低通濾波環(huán)節(jié),即為轉(zhuǎn)矩濾波器。
速度指令與速度反饋信號經(jīng)速度控制器轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩信號,轉(zhuǎn)矩信號通過一階濾波環(huán)節(jié)將高頻成分截止,從而得到有效的轉(zhuǎn)矩控制信號。通過調(diào)節(jié)參數(shù)可將機械產(chǎn)生的100Hz以上的頻率截止,從而達到消除高頻振蕩的效果。
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