台达伺服系统在机械手上的运动稳定性调试

　　1 引言

　　成型机专用机械手在市场上按照驱动类型主要分为两种类型：一种是气动元件驱动比较单纯的作低速点对点的运动控制的低端的机械手;另一种就是需要采用高性能伺服系统作为驱动元件的高速精确定位高性能机械手。本文论述的是第二种机电伺服控制机械手，机械手基于台达伺服系统技术。伺服系统在机械手上的应用有很多与一般伺服应用场合的不同之处，比较客户使用的是某日系系列伺服系统，台达伺服通过合理的设计能够达到更高的性能指标，同时又能降低客户的成本，提高其产品的性价比。

　　2 台达伺服系统应用设计

　　2.1工艺要求

　　机械手的工艺要求伺服在带动机头作定位运行的过程中运行要平稳滑顺，伺服的运行速度将决定机械手的工作效率是否能够满足客户的应用要求，在高速定位的时伺服电机不能出现过冲，震荡以及整定时间过长。以上的要求全都是在负载惯量比接近70的条件下实现的。高性能伺服系统作为驱动元件的高速精确定位高性能成型机械手参见图1。

　　图1高精度伺服控制成型机械手

　　2.2 伺服系统

　　本项目机械手是单轴结构的机械手，基本的硬件配置分为控制部分和驱动部分。

　　(1)控制器。控制器由单片机开发而成的手持式控制系统，采用模拟量控制伺服驱动器

　　(2)驱动器。 台达ASD-A0421LA伺服驱动器+ECMA-C3060402ES伺服电机，也就是台达伺服的ASD-A的驱动器驱动和ASD-B的电机的A+B的配置。

　　(3)传动结构。伺服与负载之间的传动结构是采用5：1减速机和T型齿型钢丝PU皮带传动。

　　(4)系统框图。伺服控制系统框图设计参见图2。

　　图2 伺服控制系统框图

　　3 伺服运动稳定性调试调试

　　首先使用台达调试软件估测出负载惯量比为68.6，在这样的惯量情况下要实现伺服的高速响应，必须要提高伺服增益以保证伺服的控制机能，但是在将增益调整到一定的高度以后就必然会出现机械共振，至于通过FFT软件抓取了机械共振点在189 Hz 的频率附近，所以，设定了陷波滤波器的频率为189Hz和衰减率为4db以后,可以将伺服的速度控制增益调高到5000rad/s以上。

　　但是在这样的增益下，电机运行特性仍然很不好，电机在定位时出现反复震荡，不能快速定位，只能继续拉高速度控制增益，但是在增大速度控制增益的时候，由于电流饱和而使电机又出现了震动，在这样的情况下只能将共振低通滤波和外部干扰抵抗增益降低。这样就把速度控制增益提高到7000rad/s以上。伺服可以快速而准确的定位，不再反复震荡。