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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(biāo)是讓主軸實(shí)際位置精準(zhǔn)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(yīng)越快，定位時(shí)間越短，但容易引起過沖和定位抖動(dòng)。

• Kp_p 越小：運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)過沖，但定位慢，跟隨誤差大。

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

二、調(diào)整前的準(zhǔn)備

1. 機(jī)械系統(tǒng)必須正常

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

• 無(wú)卡滯、無(wú)明顯振動(dòng)，潤(rùn)滑良好。

• 否則調(diào)參數(shù)也無(wú)法根治抖動(dòng) / 過沖問題。

2. 備份原始參數(shù)

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

3. 空載調(diào)試優(yōu)先

• 先空載調(diào)，穩(wěn)定后再帶負(fù)載驗(yàn)證。

• 避免帶載時(shí)參數(shù)不當(dāng)導(dǎo)致沖擊、報(bào)警。

4. 準(zhǔn)備測(cè)量工具

• 百分表 / 激光干涉儀（測(cè)定位精度、過沖量）

• 轉(zhuǎn)速計(jì)（測(cè)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(dòng)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(shè)為推薦值的 50%~70%，避免一開始就振蕩。

2. 空載定位測(cè)試

• 給定一個(gè)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(biāo)位置后回調(diào)）。

• 定位完成后是否抖動(dòng)（來(lái)回小幅振動(dòng)）。

• 定位時(shí)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(fù)定位測(cè)試。

• 直到出現(xiàn)輕微過沖或高頻抖動(dòng)時(shí)，停止增加。

4. 找到****值

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

• 理想狀態(tài)：

• 無(wú)明顯過沖（≤ 目標(biāo)的 0.5%）

• 定位時(shí)間最短

• 穩(wěn)定后無(wú)抖動(dòng)（振幅 ≤ 0.002 mm）

5. 帶載驗(yàn)證

• 加載到額定負(fù)載的 50%~80%，重復(fù)定位測(cè)試。

• 帶載時(shí)，若再次出現(xiàn)過沖 / 抖動(dòng)，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(wú)過沖。

• 一般設(shè)置在 30%~70%。

2. 定位減速時(shí)間

• 若定位沖擊大，可適當(dāng)延長(zhǎng)減速時(shí)間（0.5~1.0 s）。

• 若定位太慢，可縮短減速時(shí)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(shè)為額定扭矩的 50%~80%。

五、常見問題與解決方案

六、注意事項(xiàng)

1. 不要一次性大幅提高 Kp_p過高會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩，甚至飛車、過載報(bào)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(shí)，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(jī)械檢查 → 備份參數(shù) → 空載測(cè)試

2. 從推薦值的 50% 開始

3. 逐步提高 Kp_p，觀察過沖 / 抖動(dòng) / 定位時(shí)間

4. 找到****平衡點(diǎn)（無(wú)明顯過沖、定位時(shí)間短、穩(wěn)定無(wú)抖）

5. 帶載驗(yàn)證并微調(diào)

6. 配合前饋、減速時(shí)間、鎖定力矩優(yōu)化

7. 固化參數(shù)并保存記錄

王工（13137008229）