ABB机器人外部轴参数(KpKvTi)调试，学会了不香吗?

一、 ABB机器人对外轴的控制参数的调整的基本步骤

l 完成外轴的硬件安装，如电机的安装，SMB盒的安装等；

l 向机器人控制器内加载外轴的临时参数文件；

l 对加载的临时参数进行修改和配置，保证机器人此时能够控制电机的转动；

l 如果客户需要对电机有额外的设置，如抱匝、使能和里控制等，需要额外的配置和设置；

l 等所有的参数设置都完成后开始电机参数的调整。

二、 配置外轴参数

2.1 加载参数

2.1.1在示教器上点击Control Panel进入Configuration选项，选择File ，Load parameters加载通用的参数文件：

2.1.2 选择：Load parameters if noduplicates 然后选择如下路径加载参数：C:\ProgramData\ABB Industrial IT\Robotics IT\DistributionPackages\ABB.RobotWare-6.08.0134\RobotPackages\RobotWare_RPK_6.08.0134\utility\AdditionalAxis\General\DM1，然后选择相应的文件加载；

2.1.3重启系统。

2.2 配置参数

2.2.1在Motion中选择MechanicalUnit并且定义如下参数

l Name

l Activateat Start Up 开机是否自动激活

l DeactivationForbidden 是否允许禁用该轴

l UseSingle 1

2.2.2在Motion中选择Single定义Single；

l Name

l Single

2.2.3在Motion中选择SingleType定义外轴的种类；

有以下几种选项可以选择：

TRACK; FREE_ROT; EXT_POS; TOOL_ROT;

2.2.4在Motion中选择Joints，为外轴指定外轴的序号；

如：第10个轴对应yourobtarget中的eax_d

2.2.5在Motion中选择Arm,定义外轴的运动范围；

l UpperJoint Bound;

l LowerJoint Bound;

2.2.6在Motion中选择AccelerarionData,定义外轴加速和减速运动参数；

l NominalAcceleration；

l NominalDeceleation；

2.2.7在Motion中选择Transmission,定义外轴与传动比相关的参数；（这些参数与减速机相关）

l TransmissionGear Ratio；减速比设置

l RotatingMove 若是旋转轴，为yes；为直线导轨轴，则No

l TransmissionHigh Gear 只有在独立轴时才需要设置

l TransmissionLow Gear 只有在独立轴时才需要设置

2.2.8在Motion中选择MotorType，定义下面的参数；（这些参数由电机供应厂商提供）

l Poleparis

l KePhase to phase (Vs/Rad)

l Maxcurrent (A)

l Phaseresistance（ohm）

l Phaseinductance（H）

2.2.9在Motion中选择MotorCalibration，定义下面的参数；

l Calibrationoffset；通过Fine calibration获得；

l Commutatoroffset：电机供应商提供；

2.2.10 在Motion中选择StressDuty Cycle，定义最大扭矩和最快转速；

l TorqueAbsolute Max;

l SpeedAbsolute Max;

Note：如果Torque Absolute Max太大会造成配置错误，因此通常定义如下：

Torque Absolute Max < 1.732 × Ke Phase to Phase× Max Current;

通过计算出的值适当的减小（5～10）；

2.2.11 重启系统；

三、 参数调整

3.1. 检测电机的连接正确性

主要验证以下几项功能：

l 寻找同步永磁电机的Commutation的值；

l 检查电机的相序是否正确；

l 检查电机的电机对是否设置正确；

l 检查Resolver的连接是否良好。

3.1.1 在Motion中选择Drivesystem,将Current_vector_on设置为TRUE，然后重新启动系统，并且运行程序Commutation；

Debug → Call Service Routine →Commutation。

3.1.2 检查电机的相序连接是否正确；通过示教器控制电机的相正方向旋转，从安装杆看相电机，如果旋转方向为顺时针方向，则电机的相序连接正确，如下图所示：

如果电机旋转方向不正确，则可以通过改变接线相序来纠正。

3.3. 按照下图设置Test signal Viewer软件

设置：speed 和torque_ref

注意：具体的Test signal Viewer操作参看手册ABBTest Signal Viewer.pdf；

3.4. 初步调整Kv，Kp，Ti；

3.4.1 调整Kv（方法一）

l 将Lag control master 0 中的参数 FFW Mode 设置为No；

l 将Kp设置为3（记录Kp的初始值）；将Ti设置为10（记录Ti的初始值），重启系统让新的参数生效；

l 按照下列程序逐步增加Kv的值，增幅为10％，观看Test signal viewer中的Torque_ref信号，当电机出现不稳定，即电机有明显的振动和声音，停止运行程序。

MODULE Kv_tune

PROC main()

VAR num i;

VAR num per_Kv;

VAR num Kv;

TuneReset;

FOR i FROM 0 TO 40 DO

per_Kv:=100+10*i;

Kv:=1*per_Kv/100;

TPErase;

TPWrite "per_Kv ="\Num:=per_Kv;

TPWrite "Kv = "\Num:=Kv;

TuneServo STN1,1,100\Type:=TUNE_KP;

TuneServo STN1,1,100\Type:=TUNE_TI;

TuneServoSTN1,1,per_Kv\Type:=TUNE_KV;

MoveJ p1,v1000,z50,tool0;

MoveJ p2,v500,z50,tool0;

MoveJ p1,v1000,z50,tool0;

WaitTime 1;

ENDFOR

ENDPROC

ENDMODULE

通过Test signal Viewer可以十分清楚的看见电机的不稳定的状况：

l 记录此时的Kv的值（程序中的Kv为系数，即实际Kv为程序中此时系数乘Kv设置的初始值），将Kv/2.5的值输入到系统参数中，重新启动系统。

调整Kv方法二：

采用ABB提供的标准的外轴调整软件，tune master进行参数调整，如下图所示，当电机的速度出现明显的抖动，然后将此Kv值除以2.5

Kv值越大变位机的速度响应越快，但是过快容易造成电机的不稳定和抖动，通常Kv=0.6~1.5之间。

3.4.2 调整Kp（方法一）

l 保持刚调整完的Kv值不变，将Kp值改回到原来的初始值，依然保证Ti为10；

l 按10％的比例逐步增加Kp的值，观察Test signal viewer中的Torque_ref信号，直到见到Test signal viewer中的Overshot现象为止；

MODULE kp_tune

PROC main()

VAR num i;

VAR num per_Kp;

VAR num Kp;

TuneReset;

FOR iFROM 0 TO 20 DO

per_Kp:=100+10*i;

Kp:=5*per_Kp/100;

TPErase;

TPWrite "per_Kp = "\Num:=per_Kp;

TPWrite "Kp = "\Num:=Kp;

TuneServo STN1,1,100\Type:=TUNE_KV;

TuneServo STN1,1,100\Type:=TUNE_TI;

TuneServo STN1,1,per_Kp\Type:=TUNE_KP;

MoveJp1,v1000,z50,tool0;

MoveJp2,v500,z50,tool0;

MoveJp1,v1000,z50,tool0;

WaitTime1;

ENDFOR

ENDPROC

ENDMODULE

l 将Kp减1，即Kp＝Kp－1，将所得的值输入到系统中，重启系统；

调整Kp（方法二）

采用ABB提供的标准的外轴调整软件，tune master进行参数调整，如下图所示：

保证绿线尽量的接近红线，但是不要出现过冲现象，如果没有出现明显的过冲现象，则参看力矩曲线（蓝线所示），如果蓝线出现明显的振荡曲线，则表示此时参数已经合适。

上诉两种方法区别：

第一种方法采用精度高，调试效率低；

第二种方法，精度低，调试效率高。通常情况下Kp值越大，电机的定位精度越高，但是过大时容易造成电机的振动，对电机损伤大，对于大负载的变位机，通常Kp为20左右，对于小负载的变位机，Kp通常为35左右，具体调整大小视情况而定。

3.4.3 调整Ti（方法一）

l 保持刚调整完毕的Kv和Kp值不变，将Ti设置为1；

l 将Ti的值按10％的步长递减，观察Test signal viewer的Torque－ref，直到见到overshot为止。

MODULE ti_tune

PROC main()

VAR num i;

VAR num per_Ti;

VAR num Ti;

TuneReset;

FOR i FROM 0 TO 10 DO

per_Ti:=100-10*i;

Ti:=1*per_Ti/100;

TPErase;

TPWrite "per_Ti = "\Num:=per_Ti;

TPWrite "Ti = "\Num:=Ti;

TuneServo STN1,1,200\Type:=TUNE_KV;

TuneServo STN1,1,250\Type:=TUNE_KP;

TuneServo STN1,1,per_Ti\Type:=TUNE_TI;

MoveJ p1,v1000,z50,tool0;

MoveJ p2,v500,z50,tool0;

MoveJ p1,v1000,z50,tool0;

WaitTime 1;

ENDFOR

ENDPROC

ENDMODULE

l 记录此时的Ti值，将Ti值增加5～10％，即Ti＝Ti（1＋5％），将此值输入到系统中，重新启动系统；

调整Ti方法二：

Ti值通常为越小变位机速度响应越快，但是越小越容易造成电机抖动，Ti通常为0.1.

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