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一、位置環(huán)增益的作用與原理

在主軸伺服的三環(huán)控制中：

• 位置環(huán)是最外環(huán)，目標是讓主軸實際位置精準跟蹤指令位置。

• ** 位置環(huán)比例增益（Kp_p）** 決定了位置誤差消除的速度：

• Kp_p 越大：位置響應越快，定位時間越短，但容易引起過沖和定位抖動。

• Kp_p 越小：運動平穩(wěn)，無過沖，但定位慢，跟隨誤差大。

位置環(huán)的輸出實際上是速度指令，送給速度環(huán)去執(zhí)行。增益過高時，位置誤差稍微大一點，就會輸出很大的速度指令，導致 “沖過頭”，然后反向修正，形成抖動。增益過低時，即使有位置誤差，速度指令也很小，定位拖得很長。

二、調(diào)整前的準備

1. 機械系統(tǒng)必須正常

• 軸承、聯(lián)軸器、齒輪間隙正常（徑向跳動 ≤ 0.005 mm，反向間隙 ≤ 0.01 mm）。

• 無卡滯、無明顯振動，潤滑良好。

• 否則調(diào)參數(shù)也無法根治抖動 / 過沖問題。

2. 備份原始參數(shù)

• 記下當前的位置環(huán)增益（Kp_p）、前饋增益（Kff_p）等，方便隨時恢復。

3. 空載調(diào)試優(yōu)先

• 先空載調(diào)，穩(wěn)定后再帶負載驗證。

• 避免帶載時參數(shù)不當導致沖擊、報警。

4. 準備測量工具

• 百分表 / 激光干涉儀（測定位精度、過沖量）

• 轉(zhuǎn)速計（測定位過程中的速度變化）

• 示波器（可選，觀察位置誤差波形）

三、位置環(huán)增益（Kp_p）調(diào)整步驟

1. 確定初始值

• 參考驅(qū)動器說明書給出的推薦值（例如 FANUC 參數(shù) 2206，Siemens p29241）。

• 初始值建議設為推薦值的 50%~70%，避免一開始就振蕩。

2. 空載定位測試

• 給定一個小角度 / 小位移定位指令（如 0° → 90°，或 0 → 50 mm）。

• 觀察：

• 定位是否有過沖（超過目標位置后回調(diào)）。

• 定位完成后是否抖動（來回小幅振動）。

• 定位時間是否滿足工藝要求（一般空載 ≤ 1 秒）。

3. 逐步提高 Kp_p

• 每次增加 10%~20%（例如從 500 → 600 → 700）。

• 每次調(diào)整后重復定位測試。

• 直到出現(xiàn)輕微過沖或高頻抖動時，停止增加。

4. 找到****值

• 出現(xiàn)輕微過沖時，回調(diào) 5%~10%，這是兼顧 “快速 + 穩(wěn)定” 的****點。

• 理想狀態(tài)：

• 無明顯過沖（≤ 目標的 0.5%）

• 定位時間最短

• 穩(wěn)定后無抖動（振幅 ≤ 0.002 mm）

5. 帶載驗證

• 加載到額定負載的 50%~80%，重復定位測試。

• 帶載時，若再次出現(xiàn)過沖 / 抖動，需略微降低 Kp_p（5%~10%）。

• 若帶載定位變慢，可小幅增加（5% 以內(nèi)）。

四、配合調(diào)整的其他參數(shù)

1. 位置環(huán)前饋增益（Kff_p）

• 作用：減少定位過程中的跟隨誤差。

• 調(diào)整方法：在 Kp_p 調(diào)好后，從 0% 開始逐步增加，每次 10%，直到跟隨誤差最小且無過沖。

• 一般設置在 30%~70%。

2. 定位減速時間

• 若定位沖擊大，可適當延長減速時間（0.5~1.0 s）。

• 若定位太慢，可縮短減速時間，但注意觀察是否過沖。

3. 伺服鎖定力矩

• 定位完成后，需有足夠的保持力矩防止外力位移。

• 一般設為額定扭矩的 50%~80%。

五、常見問題與解決方案

六、注意事項

1. 不要一次性大幅提高 Kp_p過高會導致系統(tǒng)振蕩，甚至飛車、過載報警。

2. 先調(diào)內(nèi)環(huán)（速度環(huán)、電流環(huán)），再調(diào)位置環(huán)內(nèi)環(huán)不穩(wěn)時，外環(huán)調(diào)再好也沒用。

3. 記錄每次調(diào)整值與效果形成調(diào)試記錄，方便回溯。

4. 不同工況分開調(diào)高速定位、低速分度、重切削，可能需要不同參數(shù)組。

七、調(diào)整流程總結(jié)

1. 機械檢查 → 備份參數(shù) → 空載測試

2. 從推薦值的 50% 開始

3. 逐步提高 Kp_p，觀察過沖 / 抖動 / 定位時間

4. 找到****平衡點（無明顯過沖、定位時間短、穩(wěn)定無抖）

5. 帶載驗證并微調(diào)

6. 配合前饋、減速時間、鎖定力矩優(yōu)化

7. 固化參數(shù)并保存記錄

王工（13137008229）