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[摘 要]本文阐述了数控机床驱动优化的原理、优化的过程以及在SINUMERIK 840D系统上实现优化的方法
[关键词]驱动优化 位置环 840D系统
中图分类号：TD340 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0057-01
引言
数控系统的主要功能是把编制的NC程序转变成相应的轴的机械位移，在轴位移的过程中，好的动态特性和稳定性是驱动稳定高效运行的关键。特别在模具的高速加工中，要求系统有良好的动态和静态特性。一般在机床调试时系统会给定一组相应轴的默认参数，但这些参数一般是为了保证系统正常运行的比较保守参数，驱动优化的目的是在现有的基础上尽可能提高系统的动态性，使机床实现较好的加工效果。
本文阐述了驱动优化的原理、驱动优化的过程以及在SINUMERIK 840D系统上进行驱动优化的方法。
1.优化的原理
电机的输出传递到工作台也就是负载上时要经过中间一些传递环节，对应传递环节的输出和输入比就是传递函数。从理论上讲，一个理想的驱动传递函数是一个纯线性环节，只有这样，输出的会真实的跟随输入，但实际上在传递环节中存在好多的弹性环节，所以一个近似的传递环节可以简化为一个线性环节和一个弹性环节的组合，并且弹性环节部分的频率常常是好多的频率组合起来的。这样在传递环节的输出部分，有的输入会被压抑，从而降低系统的动态特性，而有的输入则会被放大，也就是俗称的“共振”。这些共振是造成机床不稳定的致命因素，而驱动优化的大部分工作就是找出这些共振点，通过加电子滤波器的方法来抑制这些共振，增加系统的稳定性，这样就可以提高系统的增益来提高系统的动态特性。
2.优化的过程和在840D上优化的方法
2.1 速度坏的优化
驱动优化的目的是增加比例增益，降低时间常数，而优化过程是通过波特图的形式找到驱动的一些共振点，通过增加电子滤波器的方法来消除这些共振点，最终为增加增益和降低时间常数创造条件。在优化之前确认系统的性能对驱动的优化很有用。由于现在的数控系统都是数字控制系统，因而这些数字控制元件的性能好坏直接影响到驱动性能的好坏。对于840D系统而言，下面几个参数直接影响到驱动性能的好坏。
MD10050：系统周期，也即是系统的主频，系统的所有的工作都在这个频率下工作。
MD10070：系统插补周期，系统在插补运行时的时间周期。
这两个参数直接影响到位置环响应的快慢，越快对系统性能的提高有好处，但同时会增加系统的负担，当调整上面参数以后，要到诊断画面下选择系统资源，确认下系统负荷的大小，一般情况下系统的负载在静止状态下不宜超过40%。否则系统会容易死机。
MD 1000：电流环时间常数
MD 1001：速度环时间常数
当测出来速度环的波特图时，尽可能增加速度环的增益值（MD1407），如果在低频段（小于200赫兹）的波形就不好，可以适当调整速度环的时间常数（MD1409），一般情况下，1409采用系统的默认值即可。增加1407的值到一定程度時，波特图上会出现超过3DB的尖峰，移动光标能测得尖峰最高点的频率，尖峰的宽度，记下来后，找到驱动参数，设置电子滤波器。
MD1200：电流环滤波器生效个数，系统最多能提供四个滤波器，第一个滤波器被系统默认设置为低通滤波器，我们一般是从第二个滤波器以后开始使用。
MD1201：电流环滤波器的特性，第0位对应第一个滤波器的特性，为0表示为低通滤波器，为1则表示为带阻滤波器，依次类推，第3位对应第四个滤波器的特性。
2.2 位置环的优化
当速度环和电流环优化以后，位置环的特性就会显著改善，位置环由于只有比例调节器，所以优化时只要看位置的频率响应图调整合适的位置环增益就可以了。
MD32200 位置环增益。
MD32300 轴的加速度。
常用参数：
MD32431 轴的最大冲量限制
MD32430 轴手动时最大冲量限制
MD32420 轴手动时冲量限制是否生效
MD32402 冲量限制方式
冲量限制的值以定位时稳定为准，一般可以设置为快移的2培左右。
参考文献
1.《自动控制原理》张冬妍 主编 机械工业出版社 2011-7-1
2.《SINUMERIK 840D 调整表》西门子系统资料 2006-08
3.《SINUMERIK 840D Description of Functions》西门子系统资料 2006-08
[关键词]驱动优化 位置环 840D系统
中图分类号：TD340 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0057-01
引言
数控系统的主要功能是把编制的NC程序转变成相应的轴的机械位移，在轴位移的过程中，好的动态特性和稳定性是驱动稳定高效运行的关键。特别在模具的高速加工中，要求系统有良好的动态和静态特性。一般在机床调试时系统会给定一组相应轴的默认参数，但这些参数一般是为了保证系统正常运行的比较保守参数，驱动优化的目的是在现有的基础上尽可能提高系统的动态性，使机床实现较好的加工效果。
本文阐述了驱动优化的原理、驱动优化的过程以及在SINUMERIK 840D系统上进行驱动优化的方法。
1.优化的原理
电机的输出传递到工作台也就是负载上时要经过中间一些传递环节，对应传递环节的输出和输入比就是传递函数。从理论上讲，一个理想的驱动传递函数是一个纯线性环节，只有这样，输出的会真实的跟随输入，但实际上在传递环节中存在好多的弹性环节，所以一个近似的传递环节可以简化为一个线性环节和一个弹性环节的组合，并且弹性环节部分的频率常常是好多的频率组合起来的。这样在传递环节的输出部分，有的输入会被压抑，从而降低系统的动态特性，而有的输入则会被放大，也就是俗称的“共振”。这些共振是造成机床不稳定的致命因素，而驱动优化的大部分工作就是找出这些共振点，通过加电子滤波器的方法来抑制这些共振，增加系统的稳定性，这样就可以提高系统的增益来提高系统的动态特性。
2.优化的过程和在840D上优化的方法
2.1 速度坏的优化
驱动优化的目的是增加比例增益，降低时间常数，而优化过程是通过波特图的形式找到驱动的一些共振点，通过增加电子滤波器的方法来消除这些共振点，最终为增加增益和降低时间常数创造条件。在优化之前确认系统的性能对驱动的优化很有用。由于现在的数控系统都是数字控制系统，因而这些数字控制元件的性能好坏直接影响到驱动性能的好坏。对于840D系统而言，下面几个参数直接影响到驱动性能的好坏。
MD10050：系统周期，也即是系统的主频，系统的所有的工作都在这个频率下工作。
MD10070：系统插补周期，系统在插补运行时的时间周期。
这两个参数直接影响到位置环响应的快慢，越快对系统性能的提高有好处，但同时会增加系统的负担，当调整上面参数以后，要到诊断画面下选择系统资源，确认下系统负荷的大小，一般情况下系统的负载在静止状态下不宜超过40%。否则系统会容易死机。
MD 1000：电流环时间常数
MD 1001：速度环时间常数
当测出来速度环的波特图时，尽可能增加速度环的增益值（MD1407），如果在低频段（小于200赫兹）的波形就不好，可以适当调整速度环的时间常数（MD1409），一般情况下，1409采用系统的默认值即可。增加1407的值到一定程度時，波特图上会出现超过3DB的尖峰，移动光标能测得尖峰最高点的频率，尖峰的宽度，记下来后，找到驱动参数，设置电子滤波器。
MD1200：电流环滤波器生效个数，系统最多能提供四个滤波器，第一个滤波器被系统默认设置为低通滤波器，我们一般是从第二个滤波器以后开始使用。
MD1201：电流环滤波器的特性，第0位对应第一个滤波器的特性，为0表示为低通滤波器，为1则表示为带阻滤波器，依次类推，第3位对应第四个滤波器的特性。
2.2 位置环的优化
当速度环和电流环优化以后，位置环的特性就会显著改善，位置环由于只有比例调节器，所以优化时只要看位置的频率响应图调整合适的位置环增益就可以了。
MD32200 位置环增益。
MD32300 轴的加速度。
常用参数：
MD32431 轴的最大冲量限制
MD32430 轴手动时最大冲量限制
MD32420 轴手动时冲量限制是否生效
MD32402 冲量限制方式
冲量限制的值以定位时稳定为准，一般可以设置为快移的2培左右。
参考文献
1.《自动控制原理》张冬妍 主编 机械工业出版社 2011-7-1
2.《SINUMERIK 840D 调整表》西门子系统资料 2006-08
3.《SINUMERIK 840D Description of Functions》西门子系统资料 2006-08