伺服驅動器是現代運動控制的重要組成部分,被廣泛應用于工業機器人及數控加工中心等自動化設備中。尤其是應用于控制交流永磁同步電機的伺服驅動器已經成為國內外研究熱點。當前交流伺服驅動器設計中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環控制算法。該算法中速度閉環設計合理與否,對于整個伺服控制系統,特別是速度控制性能的發揮起到關鍵作用
[1] 大隈OKUMA數控配件驅動器銷售提供售后維修
在伺服驅動器速度閉環中,電機轉子實時速度測量精度對于改善速度環的轉速控制動靜態特性至關重要。為尋求測量精度與系統成本的平衡,一般采用增量式光電編碼器作為測速傳感器,與其對應的常用測速方法為M/T測速法。M/T測速法雖然具有一定的測量精度和較寬的測量范圍,但這種方法有其固有的缺陷,主要包括:1)測速周期內必須檢測到至少一個完整的碼盤脈沖,限制了低可測轉速;2)用于測速的2個控制系統定時器開關難以嚴格保持同步,在速度變化較大的測量場合中無法保證測速精度。因此應用該測速法的傳統速度環設計方案難以提高伺服驅動器速度跟隨與控制性能

由于機床伺服進給系統為全閉環結構,無法通過脫開電動機與機械部分的連接進行試驗。為了確認故障部位,維修時首先在機床斷電、松開夾緊機構的情況下,手動轉動Z軸絲杠,未發現機械傳動系統的異常,初步判定故障是由伺服系統或數控裝置不良引起的。
為了進一步確定故障部位,維修時在系統接通的情況下,利用手輪少量移動Z軸(移動距離應控制在系統設定的大允許跟隨誤差以內,防止出現跟隨誤差報警),測量Z軸直流驅動器的速度給定電壓,經檢查發現速度給定有電壓輸入,其值大小與手輪移動的距離、方向有關。由此可以確認數控裝置工作正常,故障是由于伺服驅動器的不良引起的。

由于本機床伺服驅動系統采用的是全閉環結構,檢測系統使用的是HEIDENHAIN公司的光柵。為了判定故障部位,維修時首先將數控裝置輸出的X、Y軸速度給定,將驅動使能以及X、Y軸的位置反饋進行了對調,使數控的X軸輸出控制Y軸,Y軸輸出控制X軸。經對調后,操作數控系統,手動移動Y軸,機床X軸產生運動,且工作正常,證明數控裝置的位置反饋信號接口電路*。
但操作數控系統,手動移動X軸,機床Y軸不運動,同時數控顯示“ERR21,X軸測量系統錯誤”報警。由此確認,報警是由位置測量系統不良引起的,與數控裝置的接口電路無關。檢查測量系統電纜連接正確、可靠,排除了電纜連接的問題。
利用示波器檢查位置測量系統的前置放大器EXE601/5-F的Ual和Ua2、*Ua1和Ua2輸出波形,發現Ua1相無輸出。進一步檢查光柵輸出(前置放大器EXE601/5-F的輸入)信號波形,發現Ie1無信號輸入。檢查本機床光柵安裝正確,確認故障是由于光柵不良引起的:更換光柵LS903后,機床恢復正常工作。
大隈OKUMA數控配件驅動器銷售提供售后維修采用伺服驅動器—電動機互饋對拖的測試平臺
這種測試系統由四部分組成,分別是三相PWM整流器、被測伺服驅動器—電動機系統、負載伺服驅動器—電動機系統及上位機,其中兩臺電動機通過聯軸器互相連接。被測電動機工作于電動狀態,負載電動機工作于發電狀態。被測伺服驅動器—電動機系統工作于速度閉環狀態,用來控制整個測試平臺的轉速,負載伺服驅動器—電動機系統工作于轉矩閉環狀態,通過控制負載電動機的電流來改變負載電動機的轉矩大小,模擬被測電機的負載變化,這樣互饋對拖測試平臺可以實現速度和轉矩的靈活調節,完成各種試驗功能測試。上位機用于監控整個系統的運行,根據試驗要求向兩臺伺服驅動器發出控制指令,同時接收它們的運行數據,并對數據進行保存、分析與顯示。
對于這種測試系統,采用高性能的矢量控制方式對被測電動機和負載設備分別進行速度和轉矩控制,即可模擬各種負載情況下伺服驅動器的動、靜態性能,完成對伺服驅動器的全面而準確的測試。但由于使用了兩套伺服驅動器—電動機系統,所以這種測試系統體積龐大,不能滿足便攜式的要求,而且系統的測量和控制電路也比較復雜、成本也很高。