伺服电机的参数设置 伺服系统的常见故障与处理方法

来源：检修圈

在自动化设备中，经常用到伺服电机，特别是位置控制，大部分品牌的伺服电机都有位置控制功能，通过控制器发出脉冲来控制伺服电机运行，脉冲数对应转的角度，脉冲频率对应速度（与电子齿轮设定有关），当一个新的系统，参数不能工作时，首先设定位置增益，确保电机无噪音情况下，尽量设大些，转动惯量比也非常重要，可通过自学习设定的数来参考。

然后设定速度增益和速度积分时间，确保在低速运行时连续，位置精度受控即可。

（1）位置比例增益

设定位置环调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调。参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。

（2）位置前馈增益

设定位置环的前馈增益。设定值越大时，表示在任何频率的指令脉冲下，位置滞后量越小位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提高，但会使系统的位置不稳定，容易产生振荡。不需要很高的响应特性时，本参数通常设为0表示范围：0~100%

（3）速度比例增益

设定速度调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。

（4）速度积分时间常数

设定速度调节器的积分时间常数。设置值越小，积分速度越快。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。

（5）速度反馈滤波因子

设定速度反馈低通滤波器特性。数值越大，截止频率越低，电机产生的噪音越小。如果负载惯量很大，可以适当减小设定值。数值太大，造成响应变慢，可能会引起振荡。数值越小，截止频率越高，速度反馈响应越快。如果需要较高的速度响应，可以适当减小设定值。

（6）最大输出转矩设置

设置伺服驱动器的内部转矩限制值。设置值是额定转矩的百分比，任何时候，这个限制都有效定位完成范围设定位置控制方式下定位完成脉冲范围。本参数提供了位置控制方式下驱动器判断是否完成定位的依据，当位置偏差计数器内的剩余脉冲数小于或等于本参数设定值时，驱动器认为定位已完成，到位开关信号为 ON，否则为OFF。

在位置控制方式时，输出位置定位完成信号，加减速时间常数设置值是表示电机从02000r/min的加速时间或从20000r/min的减速时间。加减速特性是线性的到达速度范围设置到达速度在非位置控制方式下，如果伺服电机速度超过本设定值，则速度到达开关信号为ON，否则为 OFF。在位置控制方式下，不用此参数。与旋转方向无关。

（7）手动调整增益参数

调整速度比例增益KVP值。当伺服系统安装完后，必须调整参数，使系统稳定旋转。首先调整速度比例增益KVP值．调整之前必须把积分增益KVI及微分增益KVD调整至零，然后将KVP值渐渐加大；同时观察伺服电机停止时足否产生振荡，并且以手动方式调整KVP参数，观察旋转速度是否明显忽快忽慢．KVP值加大到产生以上现象时，必须将KVP值往回调小，使振荡消除、旋转速度稳定。此时的KVP值即初步确定的参数值。如有必要，经KⅥ和KVD调整后，可再作反复修正以达到理想值。

调整积分增益KⅥ值。将积分增益KVI值渐渐加大，使积分效应渐渐产生。由前述对积分控制的介绍可看出，KVP值配合积分效应增加到临界值后将产生振荡而不稳定，如同KVP值一样，将KVI值往回调小，使振荡消除、旋转速度稳定。此时的KVI值即初步确定的参数值。

调整微分增益KVD值。微分增益主要目的是使速度旋转平稳，降低超调量。因此，将KVD值渐渐加大可改善速度稳定性。

调整位置比例增益KPP值。如果KPP值调整过大，伺服电机定位时将发生电机定位超调量过大，造成不稳定现象。此时，必须调小KPP值，降低超调量及避开不稳定区；但也不能调整太小，使定位效率降低。因此，调整时应小心配合。

（8）自动调整增益参数 

现代伺服驱动器均已微计算机化，大部分提供自动增益调整( autotuning)的功能，可应付多数负载状况。在参数调整时，可先使用自动参数调整功能，必要时再手动调整。

事实上，自动增益调整也有选项设置，一般将控制响应分为几个等级，如高响应、中响应、低响应，用户可依据实际需求进行设置。

下面，为大家来分享几种常见伺服系统的故障与处理方法，值得借鉴一下。

1、LED灯是绿的,但是电机不动

(1) 故障原因：一个或多个方向的电机禁止动作。

处理方法：检查+INHIBIT 和 –INHIBIT 端口。

(2) 故障原因：命令信号不是对驱动器信号地的。

处理方法：将命令信号地和驱动器信号地相连。

2、上电后，驱动器的LED灯不亮

故障原因：供电电压太低，小于最小电压值要求。

处理方法：检查并提高供电电压。

3、当电机转动时， LED灯闪烁

(1) 故障原因：HALL相位错误。

处理方法：检查电机相位设定开关是否正确。

(2) 故障原因：HALL传感器故障。

处理方法：当电机转动时检测Hall A, Hall B, Hall C的电压。电压值应该在5VDC和0之间。

4、LED灯始终保持红色

故障原因：存在故障。

处理方法：原因: 过压、欠压、短路、过热、驱动器禁止、HALL无效。

5、电机失速

(1) 故障原因：速度反馈的极性搞错。

处理方法：

a.如果可能，将位置反馈极性开关打到另一位置。(某些驱动器上可以)

b.如使用测速机，将驱动器上的TACH +和TACH -对调接入。

c.如使用编码器，将驱动器上的ENC A和ENC B对调接入。

d.如在HALL速度模式下，将驱动器上的HALL-1和HALL-3对调，再将Motor-A和Motor-B对调接好。

(2) 故障原因：编码器速度反馈时，编码器电源失电。

处理方法：检查连接5V编码器电源。确保该电源能提供足够的电流。如使用外部电源，确保该电压是对驱动器信号地的。

6、电机在一个方向上比另一个方向跑得快

(1)故障原因：无刷电机的相位搞错。

处理方法：检测或查出正确的相位。

(2)故障原因：在不用于测试时，测试/偏差开关打在测试位置。

处理方法：将测试/偏差开关打在偏差位置。

(3)故障原因：偏差电位器位置不正确。

处理方法：重新设定。

7、伺服电机高速旋转时出现电机偏差计数器溢出错误，如何处理?

(1)故障原因：高速旋转时发生电机偏差计数器溢出错误;

处理方法：检查电机动力电缆和编码器电缆的配线是否正确，电缆是否有破损。

(2)故障原因：输入较长指令脉冲时发生电机偏差计数器溢出错误;

处理方法：a.增益设置太大，重新手动调整增益或使用自动调整增益功能;

b.延长加减速时间;

c.负载过重，需要重新选定更大容量的电机或减轻负载，加装减速机等传动机构提高负荷能力。

(3)故障原因：运行过程中发生电机偏差计数器溢出错误。

处理方法：a.增大偏差计数器溢出水平设定值;

b.减慢旋转速度;

c.延长加减速时间;

d.负载过重，需要重新选定更大容量的电机或减轻负载，加装减速机等传动机构提高负载能力。

8、伺服电机在有脉冲输出时不运转，如何处理?

① 监视控制器的脉冲输出当前值以及脉冲输出灯是否闪烁，确认指令脉冲已经执行并已经正常输出脉冲;

② 检查控制器到驱动器的控制电缆，动力电缆，编码器电缆是否配线错误，破损或者接触不良;

③ 检查带制动器的伺服电机其制动器是否已经打开;

④ 监视伺服驱动器的面板确认脉冲指令是否输入;

⑤ Run运行指令正常;

⑥ 控制模式务必选择位置控制模式;

⑦ 伺服驱动器设置的输入脉冲类型和指令脉冲的设置是否一致;

⑧ 确保正转侧驱动禁止，反转侧驱动禁止信号以及偏差计数器复位信号没有被输入，脱开负载并且空载运行正常，检查机械系统。

审核编辑：汤梓红