大家好!pid参数在数控冲床送料轴中的控制与应用今天让小编来大家介绍下关于pid参数怎么设置,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。
随着科技的突飞猛进，数控系统应用越来越广泛，逐步渗透到多个领域，钣金行业冲床也在经历着这一场数控化革命。数控系统、伺服驱动、伺服电机等部件构成了数控冲床送料轴的电气雏形，使数控冲床朝着智能化、数字化方向发展。其中pid参数应用是数控冲床不可或缺的部分，伺服驱动器三环控制的pid参数调节让伺服电机响应更快、精度更高，从而使数控冲床朝着更快、更宽的道路发展。
数控冲床
从20世纪30年代世界上第一台冲床诞生以来，冲床由单一的普通冲床发展到今天的数控冲床，由原来单一零件逐个加工到现在多个零件智能化加工，数控系统在冲床上发挥着无可替代的作用。
数控系统是数字控制系统的简称，英文名称为numerical control system，是一种对计算机存储器中的程序或者数值功能进行执行，同时配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。通过数字、文字和符号组成的数字指令可实现一台或多台机械设备动作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。
目前市场上应用的数控系统主要有国外的fanuc系统、siemens系统、beckhoff系统等；国内的有gsk（广州数控）、华中世纪星系统、凯恩帝系统等。冲床领域主要应用的是fanuc系统，siemens系统。比如amada冲床与金方圆冲床都是fanuc系统，通快冲床和亚威冲床应用的是siemens系统。
伺服驱动装置
伺服装置是数控系统的重要组成部分。伺服驱动器（servo drives）又称“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统中一部分，主要应用于高精度定位系统。一般通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。
伺服电机（servo motor）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度、位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应。在自动控制系统中用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压小等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点为当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
冲床送料轴系统
目前市场上的数控冲床主要以转塔冲为主，主传动的结构形式主要有曲柄连杆结构、摆杆式结构等。送料轴都以丝杠传动为主，转塔有同步带和链条两种传动。具有代表性的为amada冲床、金方圆et/mt系列冲床、亚威的hpe系列冲床。
数控冲床一般由5个轴构成，分别是x/y/t/c/z轴，其中z轴是冲头轴，垂直上下运动；x/y是送料轴，水平方向运动；t轴是转塔轴，上面装有若干模具，旋转方向运动；c轴也是旋转轴，主要是用于模具任意方向的旋转。其中x/y送料轴是数控冲床的关键部件，由于z轴的冲压中心位置，x/y轴负责把板材运送至冲压中心进行加工，这个就需要x/y轴送料速度快，定位精度高，才能提高数控冲床的整体效率。
机械结构
x/y轴是数控机床中重要的机械传动装置，主要是水平方向运动结构，其部件主要由传动部件以及支撑部件组成。
数控冲床的x/y轴普遍采用滚珠丝杠将伺服电机的旋转运动转变为直线运动，并实现工作台运动。滚珠丝杠副是实现数控机床运行的重要传动构件，且体现了较高的传动效率，灵敏度、稳定度、刚度、耐久性也在长期应用中表现良好。
支撑丝杠的是轴承座与轴承，轴承座与轴承共同组成轴的支撑构件，它们是影响到数控机床整体加工精度的重要构件。滚珠丝杠副的支撑模式主要有以下三种：一是将一端固定，另一端自由；二是采用一端固定，一端游动；三是两端皆固定。应用最广泛的则是两端皆固定的形式，这样能够提供更高的精度，且整体刚度较强，利于提高机床加工精准度。
电气结构
冲床的数控系统（cnc）通过总线形式与伺服驱动进行通讯，对x/y轴实现精准的位置规划与控制。伺服电机主要靠cnc系统指令来实现位置控制，在实现位置控制的过程中，我们需要对伺服驱动进行优化，伺服驱动优化的目的是让机电系统的匹配达到最佳，以获得最优的稳定性和动态性能。在数控机床中，机电系统的不匹配通常会引起机床振动、加工零件表面过切、表面质量不良等问题。尤其在数控冲床加工中，对伺服驱动的优化是必须的。
数控系统伺服驱动包括3个反馈回路，即位置回路、速度回路以及电流回路，其组成的框图如图2所示。最内环回路反应速度最快，中间环节反应速度必须高于最外环，如果没有遵守此原则，将会造成振动或反应不良。
图1 送料轴简化模型
图2 驱动控制图
伺服系统要求
⑴调速范围宽，可以在电机的速度范围内实现快速的无极变速。
⑵定位精度高，可以达到0.001mm。
⑶有足够的传动刚性和高的速度稳定性。
⑷快速响应，无超调，为了保证生产率和加工质量，除了要求有较高的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快。因为数控系统在启动、制动时，要求加、减加速度足够大，来缩短进给系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。
⑸低速大转矩，过载能力强。一般来说伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载能力，在短时间内可以过载4～6倍而不损坏。
⑹可靠性高。要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好，要具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰能力。
电机要求
基于上述要求，我们需要对数控冲床送料轴进行驱动优化，在优化的过程中最重要的是对电流环、速度环、位置环的参数优化，其重点在于pid参数的控制与应用。
pid参数控制与应用
三环分析
pid参数
pid参数综合利用
图3 速度环响应图
结束语
本文到此结束，希望对大家有所帮助。