CN107959457A - 一种交流伺服驱动器的参数设置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种交流伺服驱动器的参数设置方法，属于电机驱动应用领域。本发明包括如下步骤：获取电机与负荷参量相关的参数J及与电机反映快速性相关的配置参数K1；根据参数J和配置参数K1对速度环参数P进行整定，其中，P＝K1*J；设置一常数c，并根据常数c对负载的刚性进行分类，获取刚性系数K3，其中，0≤K3≤c，获取与电机快速性相关的配置参数K2；根据刚性系数K3、配置参数K2及参数P对速度环参数I进行整定，其中，I＝K3*K2*P/c。本发明的有益效果为：能够通过简单的人工判断负荷类型给出单一参数设置比例，很快实现参数的配置，极大减小现场调整的工作量。

Description

一种交流伺服驱动器的参数设置方法
技术领域
本发明涉及电机驱动应用领域，尤其涉及一种交流伺服驱动器的参数设置方法。
背景技术
控制驱动通用旋转交流伺服电动机的电源装置称为交流伺服驱动器，为了使搭配了负荷的电机能够正常，精确地实现跟踪速度给定，位置给定的输入控制信号，驱动器必须配置与负荷、电机匹配的运行参数。
所述运行参数按控制方法和工程化的设计要求，普遍采用经典控制理论PI控制方法。控制环节包括电流环，速度环，位置环等。因此，现有技术中，需要配置两种(或两种以上)参数，驱动器现场设置搭配决定某一种运行性能。目前，普遍采用人工逐个拼搭参数，即先调节参数1，再调节参数2，以此类推，存在调试繁琐、调节工作量太大的应用问题。其中，包括速度环PI的两个参数P和I，此问题在其它环节P，I两个参数调节中也存在。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种交流伺服驱动器的参数设置方法。
本发明包括如下步骤：
A：获取电机与负荷量参相关的参数J及与电机反映快速性相关的配置参数K1；
B：根据参数J和配置参数K1对速度环参数P进行整定，其中，P＝K1*J；
C：设置一常数c，并根据常数c对负载的刚性进行分类，获取刚性系数K3，其中，0≤K3≤c，获取与电机快速性相关的配置参数K2；
D：根据刚性系数K3、配置参数K2及参数P对速度环参数I进行整定，其中，I＝K3*K2*P/c。
本发明作进一步改进，步骤A中，所述参数J的计算公式为：J＝M*R*R，其中，M为驱动器驱动的旋转机械质心对应的质量，单位为千克，R为旋转机械质心的旋转半径，单位为米。
本发明作进一步改进，所述配置参数K1的计算公式为：k1＝Omegac/Kx，其中，Omegac为期待系统响应的带宽对应的角频率参数，单位为弧度/秒，Kx是由驱动器开关器件确定的常数。
本发明作进一步改进，所述Kx的取值范围为0.5-2。
本发明作进一步改进，步骤C中，所述配置参数K2的计算公式为：K2＝Omegac/Ky，其中，Ky为常数，由驱动器开关频率f确定，为1/f。
本发明作进一步改进，步骤D中，所述刚性系数K3为一区间值，所述速度环参数I在此区间值寻优。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够通过简单的人工判断负荷类型给出单一参数设置比例，很快实现参数的配置，极大减小现场调整的工作量；极大缩短参数配置时间并利于参数寻优。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
1、速度环参数P的整定
获取电机与负荷量参相关的参数J及与电机反映快速性相关的配置参数K1；根据参数J和配置参数K1对速度环参数P进行整定，其中，P＝K1*J。
其中，所述参数J的计算公式为：J＝M*R*R，其中，M为驱动器驱动的旋转机械质心对应的质量，单位为千克，R为旋转机械质心的旋转半径，单位为米。
所述配置参数K1的计算公式为：K1＝Omegac/Kx，其中，Omegac为期待系统响应的对应的角频率参数，单位为弧度/秒，Kx是由驱动器开关器件确定的常数。本例的K1可以由期待Omegac输入计算得出一适合使用的配置值，K1也可以通过在驱动器工作现场由小到大设置数值，观察系统的响应来确定，其有线性的关系，J，K1是可确定的值，因此，参数P可快速确定。
其中，Omegac为期待系统响应的对应的角频率参数。取值由0到系统响应极限设置值(极限设置值将使系统跟踪最快的角频率输入信号，为系统未因增益过高陷入控制不稳定时的最大设置值)。虽然设置极限设置值有最快的响应，但其为不稳定的临界值非实际可用，实际使用Omegac参数为低于极限值的设置，可称极限值为最大带宽角频率(对应控制系统最大可用的临界增益设置)。
本例配置参数K1计算的理论公式为：K1＝Omegac/Kx，对于电机和负荷表现为高刚性时，工程估计的计算公式为：Omegac＝(1/ti)*2*PI/8，ti为伺服电流环响应周期，取值0.001秒，PI为常数3.1415926。
2、速度环参数I的整定
确认了参数P后对参数I进行确定，本例参数I的配置不能直接由线性公式“I参数：I＝k2*P”进行计算，因为应用是非线性的，直接计算的I参数对高刚性的应用配置可使用，对低刚性的应用配置会导致震荡不稳定、不能使用。
因此，本例创新性地对上述线性公式进行改进，将参数I的计算公式定义如下：I＝K3*K2*P/c。
本例设置一常数c，本例c取值20，并根据常数c对负载的刚性进行分类，获取刚性系数K3，其中，k3取值为0到c，即0≤K3≤c，当k3取c时参数按最大刚性设置为k2*P，按0设置为最小刚性设置为0，I参数就不起作用，P参数单独作用。
k3：取值0-20，对于不同的刚性的系统如取值0对最低刚性的系统，无积分，系统稳定参数可用，对最高刚性的系统，取值20，积分按I＝k2*P取值，系统稳定参数可用。
然后获取与电机快速性相关的配置参数K2，所述配置参数K2的计算公式为：K2＝Omegac/Ky，其中，Ky为常数，由驱动器开关频率f确定，为1/f。
3、实施例
在驱动器设计中设计一参数为mo18，(mo18对用户而言为参数名，代表刚性系数k3，取值0到20)，c取20，对应刚性系数k3，取值0-20，然后，根据负载的刚性对其进行分类，给出负荷配置指导，即高刚性应用负荷如采用刚性联轴器联接电机mo18的刚性系数k3设置20，对丝杆负荷刚性系数k3设置15，对齿轮负荷刚性系数k3设置10，对皮带负荷刚性系数k3设置5。现场配置只要判断负荷类型或找出刚性相似对应的负荷类型，对于工业应用环境如采用直接轴联系，可将刚性系数k3取值20采用最高的刚性设置(I计算值最大)，对于皮带等低刚性的系统，可将刚性系数k3取值5采用低的刚性设置(I计算值小)。
本发明符合控制应用的实际情况：同样的参数P配置下，系统刚性越低，参数I越小，同时由于系统具有非线性，可采取刚性系数k3区间取值的方式实现有效的控制。对mo18进行设置，同时就配置了合适的参数I。解决了参数P，参数I的现场快速配置问题，得出的参数可立即使用。如果微调mo18(主要是微调刚性系数k3)，调大对应刚性更高，反之，刚性降低，能够快速地对参数I进行寻优。
4、效率分析
假如由人工设置参数I，由I的参数计算可知I与P成比例关系，P与J，Omegac成比例关系，J根据电机与负荷的不同差别相差为大于50倍，Omegac按响应要求不同相差为2倍，即I的可能取值有50*2为100倍的区别，这尚且为线性设置计算的方法，在实际配置中，还需考虑系统非线性而需要更多的配置，例如同样的负载电机而传动联接器不同，I的合适值也必定不同。但是，本发明采用设置刚性系数k3进一步整定的方法，因为负载的刚性类型已知(多于2种刚性级别)，则合适k3的取值范围变化不超过10，在每个设置值区间内由于负荷类型已知，实现了小范围的线性化，参数设置可快速寻优，此方法与人工设置I方法相比取值步骤小了近一个数量级，所以能够大大减少调试时间，很快实现参数的配置，极大减小现场调整的工作量。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种交流伺服驱动器的PI参数设置方法，其特征在于包括如下步骤：
A：获取电机与负荷量参相关的参数J及与电机反映快速性相关的配置参数K1；
B：根据参数J和配置参数K1对速度环参数P进行整定，其中，P＝K1*J；
C：设置一常数c，并根据常数c对负载的刚性进行分类，获取刚性系数K3，其中，0≤K3≤c，获取与电机快速性相关的配置参数K2；
D：根据刚性系数K3、配置参数K2及参数P对速度环参数I进行整定，其中，I＝K3*K2*P/c。
2.根据权利要求1所述的交流伺服驱动器的参数设置方法，其特征在于：步骤A中，所述参数J的计算公式为：J＝M*R*R，其中，M为驱动器驱动的旋转机械质心对应的质量，单位为千克，R为旋转机械质心的旋转半径，单位为米。
3.根据权利要求2所述的交流伺服驱动器的参数设置方法，其特征在于：所述配置参数K1的计算公式为：k1＝Omegac/Kx，其中，Omegac为期待系统响应的带宽对应的角频率参数，单位为弧度/秒，Kx是由驱动器开关器件确定的常数。
4.根据权利要求3所述的交流伺服驱动器的参数设置方法，其特征在于：所述Kx的取值范围为0.5-2。
5.根据权利要求1所述的交流伺服驱动器的参数设置方法，其特征在于：步骤C中，所述配置参数K2的计算公式为：K2＝Omegac/Ky，其中，Ky为常数，由驱动器开关频率f确定，为1/f。
6.根据权利要求1所述的交流伺服驱动器的参数设置方法，其特征在于：步骤D中，所述刚性系数K3为一区间值，所述速度环参数I在此区间值寻优。
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