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双轴同步控制问题求助？ 点击：11087 | 回复：100



同步

    
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发表于：2007-01-11 19:46:00
楼主
    我的控制方式为主从控制方式：上位机（数控系统）-->伺服驱动器1-->伺服电机1
                                                  -->伺服驱动器2-->伺服电机2
伺服电机1和伺服电机2通过各自的滚珠丝杆共同驱动负载运动，即要解决两电机的同步问题，两电机的编码器信号可以反馈至数控系统，只是目前没有对这个反馈回来的信号进行处理，因此，还是半闭环的系统。
    控制要求：最大速度60m/min，同步精度要求较高，加速度0.5～1g。
    上位机采用脉冲控制方式，在上位机中对编码器的信号进行实时处理，然后将计算出的补偿量在下一个插补周期补到从动轴上，这样主动轴保证了位置精度，从动轴保证了双轴的同步，这样也带来了问题。1，系统可能会不停的振荡，很容易造成丝杆别死。2，关键是实际的调试，因为不知道补偿到底有没有效果，极有可能一开始的就把丝杆别死，这样就造成了不敢随便调试，即使有了双轴不同步的保护措施。
    为了能顺利调试，现采用同步控制器或同步控制卡对编码器反馈的信号进行处理，也就是由同步控制器来实现对从动轴的补偿。也不知道现在同步控制器或同步控制卡能达到这种实时补偿得功能不？
    不知道我所说理解的对不对？调试方案行得通不？希望各位能够指点！
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叫我小白

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发表于：2007-01-16 16:27:00
21楼
伺服的响应时间是多长？是位置环的循环时间么？
我没有定量分析过。
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刘岩利

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发表于：2007-01-16 21:23:00
22楼
"实际过程中，从机速度随时在波动。不停振荡，而且会丢转"
从动的速度波动，是算法和参数的问题。至于丢转，你有位置环吗？位置信号有没有干扰？
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刘岩利

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发表于：2007-01-16 21:27:00
23楼
伺服的响应时间是多长？是位置环的循环时间么？
我没有定量分析过。
这不用定量分析，响应时间肯定比位置环的循环时间长得多。
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朱思程

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发表于：2007-01-17 20:52:00
24楼
刘老师 从理论上讲 主从控制能够达到完全同步吗？“丢转”是我表达的不太准确，实际上是双履带机上各画一条标志线，过十分钟后标志线的位置即可错开3公分，不知道这个是否可以通过算法和参数进行调整？
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发表于：2007-01-17 22:05:00
25楼
听起来和机床里的钢性功牙一个道理,肯定做全闭环,否则你会把累计误差丢掉的,首先把加速度调成一样,伺服的位置回路增益一定要一样,先不连丝杠,先从系统监视看下位置的同步误差有多大(可以设置位置误差大于多少就报警),如果太大,调整加减速时间和增益(往小调),至到同步误差在你的允许范围内(这都是你的机械要过硬的前提下),你的伺服不会是国产的吧?如果是那就别做了,0.5~1G加速度的国产的肯定震,还异音大.如果是进口的话,两个驱动器的厂家最好一样(有的驱动器是有误差控制,有的是无误差控制),你这要求挺高的,60M的速度,我不知道你用在哪?但做如此高的性能,你的机械一定要过硬,否则震动和异音是没办法解决的(就算用进口驱动器).我看别人调过伺服电机做同步控制的,我自己做过用2个变频器做同步的(精度不是很高,根据编码器的位置差做PID控制,这个就要主从控制,但一开始也是同时启动,只是我只调试一个轴的频率,使它时时跟随另一个电机就好了)
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参数错误

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发表于：2007-01-17 22:12:00
26楼
机床里同步误差5U以内都可以刚性功牙,也就是说,伺服同步控制在0.01以内是没问题的,但你那个加速度要求太大了,60M的速度,小心机械撞击呀!楼主你是研发数控系统 吗?如果是 那就别在这讨论了,如果是做什么产品,你描述下说不定连实际的方案和程序都给你了,数控控制同步好象是最基本的功能哦,你就是买个PLC的位置模块也有同步控制的功能呀,如果是数控系统(NC)的话,就直接用2个轴通道做联动就好了呀.
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刘岩利

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发表于：2007-01-18 06:21:00
27楼
双履带机上各画一条标志线，过十分钟后标志线的位置即可错开3公分，不知道这个是否可以通过算法和参数进行调整？
为什么同样的问题要问两次呢？你有位置环吗？位置信号有没有干扰？
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波恩

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发表于：2007-01-18 10:25:00
28楼
竟然从双轴同步控制，谈到刚性攻丝，有趣！能否详细讲讲刚性攻丝！
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CTB

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发表于：2007-01-18 14:55:00
29楼
俺来讲讲刚性攻牙吧，刚性攻牙也叫刚性攻丝，是数控机床的一种加工功能。是在转孔后在用丝锥攻出螺纹的过程。要有主轴作为位置轴于Z轴进行差补的过程。
一般要求最大误差不超过5％就能够达到要求。西门子、发那科、发格等系统采用主轴于Z轴差补控制，精度很好，国内系统多数采用Z轴跟随主轴方式，这样对主轴要求降低了，但对Z轴要求很高，精度很难保证，成都广泰采用开环脉冲方式攻牙，即将计算好的进给速度通过脉冲方式同时发主轴和Z轴，这样就对主轴和Z轴性能要求很高，精度有所提高。台湾宝元、台湾新代等数控系统采用主轴脉冲闭环控制即向主轴和Z轴同时采用脉冲控制，再根据反馈情况进行差补，对主轴性能要求非常高，攻丝速度和误差控制在17个脉冲内，效果非常好。
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波恩

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发表于：2007-01-18 16:04:00
30楼
谢谢！按你所述刚性攻丝方法总结如下：
1.C轴与Z轴插补，西门子、发那科、发格等大厂的经典方法，精度高！
2.Z轴跟随主轴，对Z轴要求很高，精度很难保证！
3.开环操作Z轴和主轴，对主轴和Z轴性能要求都很高，精度尚可！
4.主轴脉冲闭环控制，主轴性能要求非常高，攻丝速度和误差控制在17个脉冲内，效果非常好。
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发表于：2007-01-18 18:36:00
31楼
所谓的钢性功牙,也就是两个电机间要做同步控制,它的难点是功很小的孔的牙时两个电机间不但要同步性好,而且加减速要 高,比如:M4的孔,一般深14MM,那么功牙时进给轴的速度是1200M/MIN的话主轴就要3000RPM,也就是说在14MM深的距离内主轴的加减速功牙时:0~3000~0退出来时:0~3000~0,这个就要求主轴的加减速特性很高,当然同步是前提了,国内的M4的能主轴1500RPM功牙就不错了.脉冲控制是肯定的,模拟控制同步要求低也可以,不知道楼主到底是做什么呀.
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波恩

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发表于：2007-01-18 21:28:00
32楼
不但要同步性好,而且加减速要！！！

谢谢！我就是想了解一下，听说国内得数控系统很多不具备刚性攻丝能力，或者速度过低，很难超过500～600rpm，所以想深入了解一番，看看难点关键在哪里？！
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CTB

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发表于：2007-01-20 13:02:00
33楼
刚才提到的国内数控系统多数是以每转进给的方式完成的,Z轴伺服跟随和系统响应速度影响很大,500转已经很难稳定,目前只有广泰的系统提供主轴作为位置轴的开环控制,其他刚性攻丝还是采用速度轴控制,我正在和国内某大数控厂商谈合作开发问题,应该不久会有1000转以上的数控系统推出.谁如果有兴趣可以联系我多交流.
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波恩

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发表于：2007-01-20 19:36:00
34楼
主轴作为位置轴的开环控制是什么意思？
国内其它人的刚性攻丝都是采用速度轴控制？
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CTB

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发表于：2007-01-20 23:45:00
35楼
主轴通过脉冲给定作位置控制,和其他进给轴一样这就成了半闭环(由伺服闭环控制,系统只发脉冲.)
知道车床车螺纹吗,就是每转进给方式,检测主轴反馈脉冲,由Z轴进行跟随.多主轴只作速度控制,不是位置控制
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波恩

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发表于：2007-01-21 11:11:00
36楼
明白了，谢谢！不过车螺纹毕竟比刚性攻丝简单。
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同步

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发表于：2007-01-23 09:58:00
37楼
前几天机器中毒，到现在才完全好，没想到有这么多的热心人回复，在此谢过了：）
首先第一个问题：“参数错误”提到“先不连丝杠,先从系统监视看下位置的同步误差有多大”，我想问下如果不连丝杆的话，那要怎么带动滑台运动？很遗憾，我们的伺服是国产的，具体性能我还没有调试过。
问题二：还是对“参数错误”的，因为我们有个加减速，应该能够避免撞击发生。现在确定的是，上位机是数控系统，如果“直接用2个轴通道做联动”的话，是不是只能保证发出的脉冲数一样？而后面的伺服电机部分完全靠没有同步调整的伺服来解决是不能满足要求的。我们目前的目标是能在数控系统内做同步控制（国产的数控系统），最后才把这个功能做到伺服驱动器里面。
我们做的就是一个十字滑台，下滑台采用双轴控制，控制方式就采用我发的帖里面写的，如果采用前后的主从方式的话，延时时间太长，空载的时候就有5ms（刘老师提这个问题的时候，我没有好好想，后来做实验测了下）。
在这里想问下“参数错误”，你“看别人调过伺服电机做同步控制”，我很想了解下过程，不知道您能不能讲解一下，因为我们对这个还是没有很好的办法。
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同步

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发表于：2007-01-23 10:14:00
38楼
“如果想实现高质量的同步控制，不建议你使用脉冲控制方式”，不知道您为什么不建议我用脉冲使控制方式？如果采用其他的控制方式（速度、转矩，一般是速度），位置环的算法就要自己写（简单的就是PID控制算法），这个相比较伺服系统的位置环功能的话是不是要差一些。
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ShowFine

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发表于：2007-01-23 11:40:00
39楼
位置环由外部控制实现,伺服仅有速度环和电流环.

比如西门子用于S7-300的FM354,它就是输出一个电压信号控制伺服的速度,然后有编码器反馈到FM354里进行位置控制. 在这里伺服仅进行速度控制, 而位置控制交给FM354来做,相对来说FM354做为位控模块更专业. 
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刘岩利

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发表于：2007-01-23 17:33:00
40楼
"不知道您为什么不建议我用脉冲使控制方式？"
因为性能差
“如果采用其他的控制方式（速度、转矩，一般是速度），位置环的算法就要自己写（简单的就是PID控制算法），这个相比较伺服系统的位置环功能的话是不是要差一些。”
如果您确实有这么大的自信，那也没有什么好的办法。
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