中達電通股份有限公司           李曉東

摘  要：在(zai)簡(jian)要(yao)介(jie)紹(shao)台(tai)達(da)機(ji)電(dian)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)在(zai)機(ji)械(xie)手(shou)上(shang)的(de)應(ying)用(yong)背(bei)景(jing)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，比(bi)較(jiao)詳(xiang)細(xi)深(shen)入(ru)的(de)討(tao)論(lun)了(le)基(ji)於(yu)現(xian)場(chang)經(jing)驗(yan)的(de)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)穩(wen)定(ding)性(xing)調(tiao)試(shi)問(wen)題(ti)

，討(tao)論(lun)過(guo)程(cheng)理(li)論(lun)聯(lian)係(xi)實(shi)際(ji)，包(bao)含(han)重(zhong)要(yao)的(de)原(yuan)理(li)性(xing)分(fen)析(xi)。

關鍵詞：機械手 台達伺服  運動穩定性

    成型機專用機械手在市場上按照驅動類型主要分為兩種類型：一種是氣動元件驅動比較單純的作低速點對點的運動控製的低端的機械手；lingyizhongjiushixuyaocaiyonggaoxingnengsifuxitongzuoweiqudongyuanjiandegaosujingquedingweigaoxingnengjixieshou。benwenlunshudeshidierzhongjidiansifukongzhijixieshou，jixieshoujiyutaidasifuxitongjishu。sifuxitongzaijixieshoushangdeyingyongyouhenduoyuyibansifuyingyongchanghedebutongzhichu
，bijiaokehushiyongdeshimourixixiliesifuxitong，taidasifutongguohelideshejinenggoudadaogenggaodexingnengzhibiao，tongshiyounengjiangdikehudechengben，tigaoqichanpindexingjiabi。

2 台達伺服係統應用設計

    機ji械xie手shou的de工gong藝yi要yao求qiu伺si服fu在zai帶dai動dong機ji頭tou作zuo定ding位wei運yun行xing的de過guo程cheng中zhong運yun行xing要yao平ping穩wen滑hua順shun，伺si服fu的de運yun行xing速su度du將jiang決jue定ding機ji械xie手shou的de工gong作zuo效xiao率lv是shi否fou能neng夠gou滿man足zu客ke戶hu的de應ying用yong要yao求qiu
，在zai高gao速su定ding位wei的de時shi伺si服fu電dian機ji不bu能neng出chu現xian過guo衝chong，震zhen蕩dang以yi及ji整zheng定ding時shi間jian過guo長chang。以yi上shang的de要yao求qiu全quan都dou是shi在zai負fu載zai慣guan量liang比bi接jie近jin70的條件下實現的。高性能伺服係統作為驅動元件的高速精確定位高性能成型機械手參見圖1。

        圖1    高精度伺服控製成型機械手

    本項目機械手是單軸結構的機械手
，基本的硬件配置分為控製部分和驅動部分。

（1）控製器。控製器由單片機開發而成的手持式控製係統
，采用模擬量控製伺服驅動器

（2）驅動器。 台達ASD-A0421LA伺服驅動器+ECMA-C3060402ES伺服電機，也就是台達伺服的ASD-A的驅動器驅動和ASD-B的電機的A+B的配置。

（3）傳動結構。伺服與負載之間的傳動結構是采用5：1減速機和T型齒型鋼絲PU皮帶傳動。

（4）係統框圖。伺服控製係統框圖設計參見圖2。

                      圖2 伺服控製係統框圖

 

    首先使用台達調試軟件估測出負載慣量比為68.6，在zai這zhe樣yang的de慣guan量liang情qing況kuang下xia要yao實shi現xian伺si服fu的de高gao速su響xiang應ying，必bi須xu要yao提ti高gao伺si服fu增zeng益yi以yi保bao證zheng伺si服fu的de控kong製zhi機ji能neng
，但dan是shi在zai將jiang增zeng益yi調tiao整zheng到dao一yi定ding的de高gao度du以yi後hou就jiu必bi然ran會hui出chu現xian機ji械xie共gong振zhen，至zhi於yu通tong過guoFFT軟件抓取了機械共振點在189 Hz 的頻率附近

，所以，設定了陷波濾波器的頻率為189Hz和衰減率為4db以後,可以將伺服的速度控製增益調高到5000rad/s以上。

    但dan是shi在zai這zhe樣yang的de增zeng益yi下xia
，電dian機ji運yun行xing特te性xing仍reng然ran很hen不bu好hao，電dian機ji在zai定ding位wei時shi出chu現xian反fan複fu震zhen蕩dang，不bu能neng快kuai速su定ding位wei，隻zhi能neng繼ji續xu拉la高gao速su度du控kong製zhi增zeng益yi
，但dan是shi在zai增zeng大da速su度du控kong製zhi增zeng益yi的de時shi候hou，由you於yu電dian流liu飽bao和he而er使shi電dian機ji又you出chu現xian了le震zhen動dong，在zai這zhe樣yang的de情qing況kuang下xia隻zhi能neng將jiang共gong振zhen低di通tong濾lv波bo和he外wai部bu幹gan擾rao抵di抗kang增zeng益yi降jiang低di。這zhe樣yang就jiu把ba速su度du控kong製zhi增zeng益yi提ti高gao到dao7000rad/s以上。伺服可以快速而準確的定位，不再反複震蕩。

    圖3、圖4兩條曲線是由ASD-A伺服調試軟件抓取得實時曲線，在這樣的運行情況，伺服的運行並不平穩
，伺服的運行情況是
，在加速時電機會出現高速加速，伺服以1600rpm速度運行，在運行到中間時伺服會出現一個明顯加速過程
，伺服的運行速度在1000rpm左右，這樣的運行情況是無法滿足客戶的要求的。

 

                               圖4 電機運行速度曲線1

 

    通過觀察兩條曲線（控製器速度命令曲線1和電機運行速度曲線1）可以發現，伺服電機幾乎是完全按照上位機速度運行命令在運動的
，可是
，為什麼會出現這種加減速過程呢
？

    tongguoyuqitagongchengshigoutonghegongtongyanjiu，faxianyouyufuzaiguanliangguoda，zaochengsifusuduxiangyingbugoukuai
，shidesuduwuchaguoda，suoyisifuzaibuduandezhenduisuduwuchajinxingjifenzhengding，ergaijixieshoukongzhiqizaizuoweizhikongzhideshihoujieshousifubianmaqixinhaozuojifenzhengdingdejifenhuanjieshi，kongzhiqizaicaijidaosifubianmaxinghaoyihouduiweizhiwuchadejifenzhengdingfeichanghuanmancongerzaochengminglingchulisuduguoman，ershisuduminglingchuxianbodongyetongshishisifudianjiyunxingbupingwenhuashun。zhenduizhezhongxianxiangjiangsifudesudujifenbuchangtiaozhi0,使shi伺si服fu驅qu動dong器qi對dui於yu速su度du誤wu差cha不bu進jin行xing積ji分fen整zheng定ding

，而er使shi得de電dian機ji運yun行xing平ping穩wen，同tong時shi由you於yu上shang位wei機ji作zuo位wei置zhi控kong製zhi，使shi得de伺si服fu電dian機ji定ding位wei並bing沒mei有you明ming顯xian的de影ying響xiang。降jiang低di速su度du積ji分fen補bu償chang參can數shu以yi後hou發fa現xian曲qu線xian明ming顯xian變bian化hua
，電dian機ji運yun行xing也ye相xiang對dui平ping滑hua多duo了le
，圖tu5這是用伺服示波器抓取的波形。限於篇幅略寫伺服相關參數列表。

 

    台達ASD-A伺服運行效果，在極限測試時可以完全超過日係某名牌伺服係統的運行效果
，最高速度可以達到2800rpm
，定位的整定時間在80ms以內。整個1800mm行程內從啟動加速到中間平穩運行到快速定位，整個過程及機頭保持高速而又運動平穩
，伺服電機運行穩定滑順。