实验七 交流伺服系统的构成、调整及使用
实际转速.调整主电源的输入电压至110%(即220伏),保持负载转矩不变,记录伺服电机的实际转速;再将主电源输入电压调至85%(即170伏),保持负载转矩不变,记录伺服电机的实际转速。
计算电压变化时伺服电机的稳速误差:?n?[(实际转速-额定转速)/额定转速]?100%。将相关数据填入表5。
表5
项目 伺服电机实际转速 rpm 稳速误差 % 110% 额定电压 220 V 85% 额定电压 170 V ６、测试位置闭环下伺服电机的稳态刚度
接通伺服驱动器电源,将控制方式设置为位置控制方式(PA02=0),然后保存参数到 EEPROM,断开伺服驱动器电源。
伺服电机输出轴与负载联轴器相连接,接通伺服驱动器电源后,再接通伺服ON,这时伺服电机停止不动,处于定位状态。
将转矩监视器信号输出IM及G(控制前面板显示器下方)接至示波器或万用表电压档,打开监视器模式,选择位置偏差项(dp_Eps),按SET键,显示出位置偏差值(以脉冲数表示).用手在联轴器上施加扭矩,使转矩达到额定转矩（即IM输出到3伏）,记录该时刻的位置偏差值?ps1;断开伺服ON和伺服驱动器电源,将伺服电机输出轴转动约120,再接通伺服驱动器电源和伺服ON,对转子轴施加额定转矩,记录其位置偏差值?ps2;再断开伺服ON及伺服驱动器电源,转子轴再经过约120,重复上述步骤,记录下位偏差值?ps3.静态刚度按下式计算
静态刚度=额定转矩(Nm)/最大位置偏差值(弧度)。将相关数据填入表6。
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表6
项目 位置偏差 （脉冲数） 静态刚度
７、位置控制方式的运行测试
将伺服驱动器与世纪星HNC-21数控系统连接起来，接线如图12所示。按表7对世纪星 HNC-21的轴参数和表8硬件参数进行设置。修改伺服驱动器的参数设置， 伺服驱动型号 伺服驱动器部件号 位置环开环增益 位置环前馈系数 速度环比例系数 速度环积分时间常数 最大力矩值 额定力矩值 最大跟踪误差 电机每转脉冲数 伺服内部参数[0]~[6]
表8 硬件配置参数 参数名 部件0
表9 位置环增益1
进给速度/min 位置误差 mm
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位置1 位置2 位置3 表7 坐标轴参数
45 0 0 0 0 0 0 0 0~60000 2500 0 型号 标识 地址 5301 45 0 配置[0] 00100000（二进制） 配置[1] 0 实验七 交流伺服系统的构成、调整及使用
表10 位置环增益2
进给速度m/min 位置误差 mm
L1CP+14715DIR-819A+A-B+B-Z+Z-GNDCP-DIR+PUL+PUL-SIGN+SIGN-OA+OA-OB+OB-OZ+OZ-GND34r 562122484923241325+24VDC24V24VG78CWLUVWPEtL2L3伺服电源伺服强电 AC 3P380/200世纪星HNC-21伺服变压器伺服驱动器Panasonic松下MSDA023D1AXS30-XS3321031113COM+电机电源9CCWL使能继电器29SRV-ON34SRV-RDY-35SRV-RDY+XS10、XS11编码器反馈CN SIG伺服电机Panasonic 松下 MSMA102D1C输入开关量36ALM-37ALM+41COM-7 HNC-21 图12 HNC-21采用脉冲接口与伺服驱动器的连接图 图采用脉冲接口与伺服驱动器的连接图 PA02=0为位置控制方式。再由世纪星发送控制轴的运转指令，把伺服驱动器置于监视器模式，分别读取电机转速（dp_spd）及位置偏差（dp_Eps）。逐渐改变指令速度，记录电机转速和位置偏差。提高伺服驱动器的位置环增益（PA10 参数 ），观察速度
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和位置偏差的变化；增益设定愈高，定位时间愈快，但增益太高，将会发生位置超调。将相关数据填入表9和表10。 ８、故障排除
如在运行当中出现故障，请参照附录：交流伺服驱动系统主要报警及故障诊断，并加以排除。
五.实验总结与思考题:
1、描述永磁同步交流伺服系统控制原理； 2、说明永磁同步交流伺服系统控制框图； 3、区分永磁同步交流伺服系统的强、弱电连接；
4、说明MINAS A系列交流伺服电机驱动器投入运转的操作步骤; 5、说明如何调整速度环参数优化系统响应； 6、说明如何调整位置环参数优化系统响应；
7、如出现故障，请分析故障现象及采用何种措施排除故障。
六．实验报告∶
1、绘制永磁同步交流伺服系统电气连接图； 2、根据实验数据,计算伺服系统的稳态精度;
3、根据速度控制方式下的最低转速和额定转速计算伺服系统调速比;
4、根据速度阶跃超调小,稳定时间短的原则,从实验数据中选择一组速度环增益和速度环积分时间常数;
5、制永磁同步交流伺服系统工作于位置控制方式下,伺服电机转速与位置滞后量的关系曲线。
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附录： 交流伺服驱动系统主要报警及故障诊断
报警号 12 内容 过电压 主要原因 输入交流电压过高; 部再生放电电路故障； 驱动器内部电路故障。 输入交流电压过低； 电源容量太小； 伺服ON信号提前有效。 电机接线短路； 电机接线对地短路； 驱动器的IGBT损坏； 电机与驱动器不匹配 。 驱动功率元件过热； 温度传感器电路故障。 超额定负载时间过长； 电机振动或抖动； 电机接线错误； 电机轴被堵转。 放电电阻开路或阻值太大； 负载惯量太大； 电机转速太高； 减速时间太短。 无A和 B相脉冲； 引线电缆短路； 噪声干扰； 接地、屏蔽不良。 指令脉冲频率太高； 转矩限制太低； 位置增益太小； 限位开关动作； 限位开关电路开路。 13 欠电压 14 过电流 15 过热 16 过载 18 制动过压 20 21 22 23 编码器出错 24 38 位置偏差过大 限位保护
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序号 故障现象 主要原因 控制模式选择不当； 信号源选择不当； 转矩限制禁止设定不当； 转矩限制被设置成0； 零速箱位被接通； 限位开关开路,驱动禁止； 没有伺服ON信号； 指令脉冲禁止有效； 轴承锁死。 1 电机不转 2 3 4 5 6 增益时间常数选择不当； 速度或位置指令不稳定； 旋转不均匀 伺服ON\\转矩限制\\指令脉冲禁止信号有抖动； 速度指令包含噪声； 信号线接触不良。 指令脉冲波形不好,变形或太窄； 指令脉冲上有噪声干扰； 定位精度不好 位置环增益太小； 指令脉冲频率过高； 伺服 ON \\转矩限制\\指令脉冲禁止信号有抖动。 Z 相脉冲丢失； 回归速度太高； 初始位置变动 原点接近开关输出抖动； 编码器信号有噪声。 速度指令包含噪声； 电机异常响声增益太高； \\振动 机械共振； 电机的机械故障。 增益不当； 驱动器与电机配合不当； 电机过热 电机轴承故障； 驱动器故障。
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