サーボ制御システムの技術基準と主要パラメータ

サーボフィードシステムは、可動部品の位置と速度を制御変数として使用する自動制御システムです。主に位置制御ユニット、速度制御ユニット、駆動コンポーネント（モーター）、検出およびフィードバックユニット、および機械実行ユニットで構成される典型的な電気機械統合システムです。

サーボフィード制御システムの要件:

1. オーバーシュートのない高速応答。

2. 幅広い速度範囲。

3. 高い位置決め精度。

4. 十分な伝達剛性と高速安定性。

5. 高い信頼性。CNC 工作機械の送り駆動システムは信頼性が高く、動作が安定しており、温度、湿度、振動などの環境条件に適応し、干渉に対する耐性も高いです。

6. 低速高トルク、強力な過負荷容量。一般的に、サーボドライブは、損傷することなく、数分または 30 分以内に数回または数回の過負荷容量を備えています。

サーボモーターの要件:

1. モーターは頻繁な始動、ブレーキ、逆転操作に耐える必要があります。

2. モーターは高速でも低速でもスムーズに動作し、トルク変動は最小限でなければなりません。特に低速では、速度が遅くなることなく一定の速度を維持する必要があります。

3. 低速高トルクの要件を満たすには、モーターの過負荷容量が大きく、長持ちする必要があります。一般的に、DC サーボ モーターは、数分以内に損傷することなく 4 ～ 6 倍の過負荷に耐える必要があります。

4. 高速応答の要件を満たすには、モーターの慣性モーメントが小さく、ストールトルクが大きく、時定数と始動電圧が可能な限り小さくなければなりません。

サーボアンプの関連パラメータ:

1. 位置比例ゲイン:

• 位置ループレギュレータの比例ゲインを設定します。
• パラメータ値は、特定のサーボ システム モデルと負荷条件によって決まります。
• 設定値を大きくするとゲインと剛性が高くなり、同じ周波数コマンドパルス条件下での位置遅れが小さくなります。ただし、値を高く設定しすぎると、振動やオーバーシュートが発生する可能性があります。

2. 位置フィードフォワードゲイン:

• 位置ループのフィードフォワードゲインを設定します。
• 設定値が大きいほど、どの周波数コマンドパルス条件でも位置の遅れが小さくなります。
• 高い応答特性が必要ない場合、このパラメータは通常 0 に設定されます。
• 位置ループのフィードフォワードゲインを大きくすると、油圧サーボ制御システムの高速応答特性が向上しますが、システムが不安定になり、振動しやすくなります。

3. 速度比例ゲイン:

• 速度レギュレータの比例ゲインを設定します。
• システムが振動しない条件で、できるだけ大きな値を設定します。
• 設定値が大きいほど、ゲインと剛性が高くなります。パラメータ値は、特定のサーボドライブシステムモデルと負荷値によって決まります。一般に、負荷慣性が大きいほど、設定値も大きくなります。

4. 速度積分時定数:

• 速度レギュレータの積分時定数を設定します。
• システムが振動しない条件で、できるだけ小さい値を設定します。
• 設定値が小さいほど積分速度が速くなります。パラメータ値は、特定のサーボドライブシステムモデルと負荷条件によって決まります。一般的に、負荷慣性が大きいほど、設定値も大きくなります。

5. 速度フィードバックフィルタ係数:

• 速度フィードバックのローパスフィルタ特性を設定します。
• 値が小さいほど、カットオフ周波数が高くなり、速度フィードバック応答が速くなります。
• 値を大きくするとカットオフ周波数が低くなり、モーターの騒音が小さくなります。負荷慣性が大きい場合は、設定値を適宜下げてください。値が大きすぎると応答が遅くなり、発振する可能性があります。

6. ピーク出力トルク設定:

• 回転方向に依存しません。
• 速度に達するように設定します。
• サーボモーターの内部トルク制限値を設定します。
• 設定値は定格トルクのパーセンテージです。
• この制限は、測位完了範囲内であればいつでも有効です。
• 位置決め制御モードでの位置決め完了パルス範囲を設定します。
• 加速・減速特性は、速度に到達するまでの速度範囲では直線的です。
• 位置決め制御モードでは、モータ速度がこの設定値を超えると速度到達スイッチ信号がONになり、それ以外の場合はOFFになります。
• このパラメータは、位置決め制御モードで位置決めが完了したかどうかをドライバが判断するための基準を提供します。位置偏差カウンタの残りパルスが設定値以下の場合、ドライバは位置決めが完了したと見なし、インプレーススイッチ信号がオンになります。それ以外の場合はオフになります。

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