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 回复:再谈G120速度调节器参数的整定

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kdrjl
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楼主    2021-08-18 16:48:31
主题:再谈G120速度调节器参数的整定 精编帖 

今天正好有一台G120的系统调试。于是,针对一个具体的系统,又操作了一次快速调试。该电机采用无编码器的矢量控制,请看调试以后,速度设定值和速度实际值录波的结果。

 

以前,调试以后的效果都是通过运行电机听、看、感觉获取信息。这次,用STARTER的trace看实际动态和稳态效果。一目了然了。

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kdrjl
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1楼    2021-08-18 17:10:13
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

参数r345,P1470,P1472,P1496,都做了相应的改变。用自动优化辨识的结果是否行?因为不符合我的使用需求,,所以要调整一下。


比如,启动时间优化的结果是0.4s,我这利用不到这么快,所以改成了2s左右,同理,相应改变了积分时间和前馈预控,并适当降低了放大倍数。加大惯性时间的目的是想把动态变化的平缓。减小负载变化冲击。


该系统额定转速是2930rpm,最高转速4000rpm。有恒功率调速的范围。


我发现,动态特性自动优化的结果,往往是该系统的极限参数。而实际运行时,没必要采用极限参数。所以,必要的手动调整实属需要。不可或缺。调试的效果,最终还是用曲线说了算。 

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kdrjl
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3楼    2021-08-18 19:25:27
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

不是什么高手,驱动的控制方法,随时间或阶段的不同,总是有一定变化。包括自己在实践中不断的认识和改变,所以每个时期,总是会产生使用心得体会的。


问题的关键就是,驱动-它是一个活的东西,决不能一成不变,决不能照搬照抄,要具体问题具体对待。原理和计算公式都是死的,但现场的环境和条件,以及负载时间常数的特性,决定传动控制的个性化设计。这是重要的。


有些网友和同行,过分相信和依赖自动优化辨识的结果。对于静态计算和辨识的结果,相信和依赖无可厚非。而对于动态的辨识和自动计算,如果你相信或依赖它,那就是僵化了。因为我们动态辨识计算的场合,往往是空载测试,不是带着真实的负载做。所以。不要迷信它的计算结果哟。

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kdrjl
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5楼    2021-08-19 08:10:58
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

G120因为其产品的定位决定,它的动态指标不会很高,所以,调试要把功夫下在追求它的稳态指标上,控制的稳态精度指标。做的好即可彰显G120的亮点。

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kdrjl
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11楼    2021-08-29 18:14:42
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

又看了一遍本楼的信息发布,感觉自己还是没有说明白问题。结果是没错的。但问题却没说明白。什么问题呢?就是为什么自己做的动态自动辨识和计算结果不能用?非要人为地去修改动态参数,P342,r345,P1496,P1470,P1472呢?


现在想明白了。几乎自己所有的动态优化和辨识结果,都是在电机输出轴空轴状态做的。在没有负载的自动优化和辨识状态,其结果自然仅仅是电机轴的动态数据了。和真实的负载没有毛关系。


那么如果是带着真正的负载轴做动态自动优化和辨识,其结果自然是真实负载轴的动态数据了。比如说,我们的汽车底盘测功机,它的滚筒直径是48英寸,基础惯量的当量质量在1500kg-2000kg,甚至更大。那么它所做动态优化辨识的结果可以直接使用的,无需再人为去修改。而且西家传动所做的计算结果,和我们用传感器实测的数据,以及设计上的理论计算值都能对的上。


由此,电机空轴做动态辨识与优化,结果需要人为修改,使其满足真实的负载时间常数,才是可用的。这是我当前的认识,以前并没注意到。


其实这些动态辨识与计算的人为干预方法,在应用手册里都是有讲的。只不过没有关注罢了。一旦遇到问题,看看应用手册,很有帮助的。就是那本书,叫什么应用指南的书。

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BULEY
游侠

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13楼    2021-09-17 10:17:38
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定


遇到一些无法带负载优化的,也只能自己改了

kdrjl
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14楼    2021-09-17 13:13:59
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

所以,自己想明白以后,就不在纠结动态优化做还是不做了。只有带上真实负载轴做的动态优化结果才可用。否则,还是要人为去设置它的最佳参数。

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锋言锋语
至圣

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15楼    2021-09-17 13:41:40
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

哪本书啊?

不忘初心
锋言锋语
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16楼    2021-09-17 13:46:54
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

这个?

G120变频控制系统实用手册

不忘初心
T信念T
侠客

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17楼    2021-09-17 15:19:16
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

确实如此!!有时因为现场条件无法带载做动态识别,比如说平行小车,前后俩端有极限位,带载辨识固然好但有毁坏设备风险。这种情况下小车行进后退中因转动惯量大就需要手动调整响应。一切还要以现场实际情况为准。对于这个P1496的调整我倒是没有理解明白。

Haohaobb
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18楼    2021-09-17 15:32:14
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

我记得我以前也提到过做动态优化感效果不明显的问题,就是因为有些设备本身或者工况是不允许让其做自由的动态优化的,所以在15/16年刚接触g120的时候,当时k版也有过尝试解答释疑,那段时间一直纳闷与纠结,动态优化的必要性和实用性。

目前也基本就是只做静态优化,然后靠手动调节1460/1470等参数。


除非g120能像s120 或者v90伺服驱动器,通过先限制好动态优化的旋转角度,然后进行辨识,依然是目前这种完全随意的动态设别,依然是很多设备无法识别的,非要脱离了真实的负载去做设备,又没有实际的效果。所以只能手动调整了。


http://www.ad.siemens.com.cn/club/bbs/post.aspx?a_id=1324466&b_id=47&s_id=110&num=50#anch



天道酬勤
kdrjl
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19楼    2021-09-17 16:49:46
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

兑奖区里曾经有过的兑奖资料。带光盘的那本书。G120和S120各一册的那个。应用指南。

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kdrjl
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21楼    2021-09-17 17:01:21
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

P1496是速度设定值的预控,在功能图上,可以看到它的基本作用,就是当设定值发生变化时,P1496的输出是一个微分信号,提前加在速度调节器的输出了。不过,我最近观察,如果P1496 = 0的话,不管你如何设置速度调节器的PI参数,都会在阶跃设定值下,出现超调。想不让它超调,就得让P1496不等于0。一个很有意思的现象。所以,恒转速控制模式的传动系统,P1496要有设置,不要为0。当然,如果你没有设置一个符合实际的惯性比参数(P342),那么也会影响P1496的输出效果。


关于这个预控使用和调整,还是希望自己能多动手实践,去体会它的妙用。

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kdrjl
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22楼    2021-09-17 17:09:20
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

我想再说明一下,如果不做真实负载的动态辨识与优化。并不是简单地去用经验值设置速调PI。速调的PI参数,是有自己的规律和取值范围的。通常情况(我是说通常情况)它应该符合最佳对称法的计算。所以,PI参数要依据系统惯性为准。那么系统惯性因为没有实测,所以是不知道的。那么我们可以根据现场的情况对其进行估算。


怎么估算呢?对好事者,留一个伏笔。大家思考。然后踊跃讨论如何?(捂脸)(偷笑) 

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yming
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23楼    2021-09-17 17:48:35
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

我是一定会做电机轴空载的动态辨识的。(除非是西门子有订货号的电机)因为我通常使用第三方电机。

空载做完后,将341=341X342,这样就知道该型号电机的转动惯量了。(记下,以后可直接使用)

然后根据情况做/不做带载动态。

带传动(深V、同步齿形带)张紧达到要求,可以做。然后(345参考要加大),手动减小增益、加长积分时间。否则可造成皮带轮发烫、过热。

直、斜齿传动,因有齿轮间隙存在,带载动态辨识后,手动减小增益、加长积分时间。否则主轴在快速调节时,异响很厉害;对机械传动造成伤害。

蜗轮蜗杆传动通常间隙很小,除非有异响,基本不需要手动调整。

所有,传动环节中无间隙的,都可以做动态辨识,获得最快的响应速度。


我的机械传动,是3D设计软件装配的,传动系惯量、减速比已知。通过动态辨识,可确认设计值和实际值误差。


学而时习之,不亦说乎?温故而知新,不亦乐乎?
yming
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24楼    2021-09-17 18:12:48
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

是这样:

静态辨识都要做,这是辨识电机自身的一些参数。

动态辨识,是为了计算出一个限值,以期达到最快的速度响应。(对来自给定的变化;对来自反馈的变化的响应),其结果是算出 345,上升时间。你不能再快过这个时间了。驱动系统没那个能力了。

实际运行肯定要比这个极限的上升时间要长。(还没加上负载呢)


对于第三方异步电机的默认值,并不是零,它以西门子最常用的4极异步电机为默认值。


空载的动态辨识,只是算出第三方电机的转动惯量。如果抬起小车,联接传动电机,就包括了传动轴系的(减速机、轴、驱动轮、从动轮)转动惯量。但不包括小车的惯量。实际运行中,小车的惯量将作为负载的一部分来对待。

做动态辨识的好处是,避免在快速响应的情况下出现过载、过流。因为系统已知到不能再快了。

对于没有快速响应要求的工况,不做也是可以的。

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lxm650
至圣

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25楼    2021-09-17 19:10:34
精华帖  精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定


看看我这个波形如何,斜坡上升时间约400ms,调节和响应要足够快才能做到实际和设定跟随好。这不光是调节速度环的比例,积分就能做到的。上图是直流系统的,正反组可控硅切换要等10ms的时间,仔细看这个时间对实际值还是有影响的(相当于这10ms不受控),如果是交流系统,波形更好。

最主要的是采用了前面版主提到的预控,预控,预控!蓝色曲线即是预控。

kdrjl
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26楼    2021-09-18 08:40:17
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

赞楼上。话不多,但句句干练和关键。


第一,关于预控对速调的作用;

第二,关于影响速调瞬态响应的时隙。


和我前段时间所做的观察类似,闭环控制的动态性能,不是仅PI参数所能满足需求的。加入预控分量很重要。而预控的物理意义选择,也很重要。比如说针对速度的瞬态性能要求,加入速度变化率的附加矫正能实现自己的需求。而转矩的闭环控制,速度的变化率可能会起反作用。等等。


因此,一个实际的闭环传动系统,如何实现高动态响应的需求。完全要看现场的具体条件来决定。同样一个传动系统,有人能实现需求,而有些人不论怎么整,就是不行。问题就出在,没有合理的,准确的掌握动态补偿分量的注入技术。预控和动补情况不同,效果截然不同。比如,闭环调节器的输入动态补偿和调节器的输出附加预控补偿。但这些补偿对于动态指标要求严格的系统,都是不可或缺的。

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锋言锋语
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27楼    2021-09-18 09:56:06
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

比如,启动时间优化的结果是0.4s,我这利用不到这么快,所以改成了2s左右


r345启动时间不是只读吗? 怎么修改?

不忘初心
kdrjl
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28楼    2021-09-18 10:31:27
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

哈哈,是呀,这就是埋下的伏笔。其实就是想让大家明白,参数r345受谁的影响。肯定是有一个P参数会影响改变r345的哟。


先找到它,改变了系统启动时间,然后速调的PI参数范围也就确定。


提示,y版的发言很有信息量。

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锋言锋语
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30楼    2021-09-18 10:57:09
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

可以trace一下满足启动, 得到启动时间,转矩,     参照 r345的100%启动转矩,  比例换算一下。 就是整体惯量对电机之比。


不忘初心
kdrjl
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31楼    2021-09-19 09:15:27
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

关于速调参数手动整定的方法,那本应用指南里已经有讲。这里不赘述。你说的这些完全可以。利用trace获取速调参数的最理想参数。不过,对于速度变化的预控参数,还是没有涉及。需要通过trace获取的时间常数逆向反推传动轴的惯性比。否则预控信号得不到更好优化。

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kdrjl
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32楼    2021-09-20 17:39:08
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

你能读懂下面的两张图吗?



这两张图,对速度设定值和速度实际值都使用了同样的负载惯性模型。一个是以速度设定值为关联,另外一个是以转矩设定值(实际上就是速调的输出信号)为关联。用系统的启动时间(惯性)去做动态的预控(补偿)。


如果你还是不知道r345是由谁决定的?那我就无语了。我觉得你应该上机操作。只有动手,才能更好的对照原理图(功能图)解惑。

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锋言锋语
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33楼    2021-09-21 08:13:23
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

通过P341和P342来达到更改启动时间, 和改变惯量模型。 这个我能明白。

有两个问题:


  1. 更改r345, 加速度预控的输出也会成比例变化, 是够要相应的修改P1496? 若干这样, 修改启动时间对加速度预控没有影响?

  2. 图2,的惯量模型, 貌似只有转矩控制模式才起作用,而且, 上次我发的帖子, 一直没搞清楚后面的Pre control speed , 和电机模型的输出叠加, 怎么就成了实际速度r63? 

不忘初心
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34楼    2021-09-21 08:28:32
精华帖  精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

我想了想, 版主修改r345的目的, 是因为其实空载测试得出的, 不能反应真是负载, 所以手动修改?


因为系统真是惯量, 反映在加速预控中, 也反映在反馈动态补偿中?

不忘初心
锋言锋语
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35楼    2021-09-21 08:46:49
精华帖  精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

比如,启动时间优化的结果是0.4s,我这利用不到这么快,所以改成了2s左右,同理,相应改变了积分时间和前馈预控,并适当降低了放大倍数。加大惯性时间的目的是想把动态变化的平缓。减小负载变化冲击。


我一开始的理解是, 系统自动识别的是0.4S.  版主希望减缓,因此更改参数,改变启动时间。  但是其实是因为真实负载不可能实现0.4S, 所以要估算系统整体惯量,更改P342. 


是这样吧? K版。


我原理以为系统自动设备的电机动态参数, 进行部分的预控补偿就可以了。 但是其实可以根据系统负载的类型, 进行进一步优化的,以此来充分利用系统的控制性能。 


学习了。谢谢。

不忘初心
kdrjl
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36楼    2021-09-21 09:01:43
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

关于图2,你可以看它的输出,去的是图6730吧,在那张图,它与转速实际值叠加了。什么意思?就是实时在速度实际值上对转矩的变化量做一个动态的补偿。当然,注释里讲仅针对SLVC系统。


看西家传动的功能图,可以学习和认识西家传动的闭环控制策略和技术风格。为日后自己做闭环控制的设计提供一个思路和参考。比如说,将来你如果用DCC去做一些复杂的,特殊的工艺控制时,就会考虑如何自己去加一些动态补偿,以满足设定值和实际值快速跟随的需求。


本楼说飞剪控制的精华帖,就是一个经典的例子。如果没有补偿或者叫预控,飞剪的实际转速在起步状态很难与设定值重叠。这样的快速跟随效果,没有预控根本做不到。

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kdrjl
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37楼    2021-09-21 09:19:43
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

终于能理解我的本意了。谢谢!


其实传动控制的调试,没有什么神秘之处。它无非就是两个要点,第一,调节器的PI参数乘积,与系统的负载惯性时间常数有密切的关系;第二,如果要实现良好的设定值与实际值的跟随效果,补偿和预控是不可或缺的,而且动态时间常数要符合与实际的负载惯性时间常数相匹配。


即:

2 * r345 = 速调P * I_这是西家传动传统的推荐计算公式。但不是绝对的;

改变P342_惯性比可以改变r345_系统启动时间。


应用SINAMICS中,有了上述两条,玩转传动速度环的调试,没有问题。


关于惯性比,在伺服控制应用中,比较常见的一个关注的参数;而在传动应用中,过去不提这个参数,好像也没这个参数,都是系统的启动时间。比如,6RA直流系列,6SE70交流系列。都是通过设置系统的启动时间来对应负载惯性的。到了SINAMICS,就把伺服与VC的这个物理量都统一采用惯性比设置的形式了。形式不管怎么变,自控原理没变,古典控制理论也没变。还是那些玩意。

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38楼    2021-09-21 11:55:18
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

我刚刚在研究直流80的惯性补偿, 刚发现P50540加速时间。 刚要发表点看法, 就看到这个回帖。简直如饮甘怡,其妙不可言。

不忘初心
kdrjl
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39楼    2021-09-22 14:07:55
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

用STARTER调试G120或者S120时,其步骤在那本应用指南里都有了。我在实际操作中,有一个自己的流程。


第一步,计算机里在STARETR界面下,先建一个空文件。

第二步,设置计算机的通讯地址,实现计算机与装置之间的在线连接。

第三步,在线后,先对装置做工厂化参数复位,注意,此操作结束以后,一定要给装置断电,再上电,工厂化参数复位才生效。这是指南里强调的。

第四步,在线后,把装置里的参数,上传计算机文件,并保存。

第五步,离线配置快速调试的流程。

第六步,在线下载离线建立的参数文件。

第七步,打开STARTER里的操作面板,启动变频器,对电机进行静态计算与优化。结束以后自动停止。如果电机轴可以自由转动,还要做一下动态的优化与辨识。(P1900 = 1)。

第八步,检查P2000至P2003的参数,使其为最大值,然后检查r345与速调PI参数是否需要调整,并通过trace,检查速度调节器的调节状态是否满足需求。

第九步,设置工艺文件(参数的过程布线)。包括端子的参数设置等。

第十步,结束调试。


这里,有一个细节需要说明,在快速调试的参数中,虽然我们设置P1082的最高转速,但是如果最高转速超过了电机额定频率的同步转速,此时P2000默认的设置就是电机额定频率的同步转速值。所以在开机运行时时,它的最高转速被限制在了P2000设置转速。达不到实际的最高转速。比如,电机的最高转速是6000rpm,而实际P2000默认的是3000rpm。此时如果不对P2000进行修改,那操作面板最高只能被限制在了3000rpm。


所以,我们在调试验证速度调节器的参数时,一定要先对P2000的参数进行检查,把它修改成最高转速即可。当然,如果你的系统最高转速就是电机额定频率下的同步转速,那就无所谓了。

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kdrjl
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40楼    2021-10-03 09:20:19
精编帖  主题:回复:再谈G120速度调节器参数的整定

如果是批量调试,是不是可以用一套调试好的参数文件,去覆盖批量调试的CU参数文件呢?对于相同的电机和相同的变频器,当然可以。但我还是习惯,批量调试,大家一致的参数文件,建立起公共的用户文件,也就是CDL和XML两套文件,用STARTER提供的用户文件的功能去批量调试。而针对每一个系统的电机等效模型建立和动态辨识与优化,还是要单独各做各的。

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