一、位置环增益的作用与原理

在主轴伺服的三环控制中：

• 位置环是最外环，目标是让主轴实际位置精准跟踪指令位置。

• ** 位置环比例增益（Kp_p）** 决定了位置误差消除的速度：

• Kp_p 越大：位置响应越快，定位时间越短，但容易引起过冲和定位抖动。

• Kp_p 越小：运动平稳，无过冲，但定位慢，跟随误差大。

位置环的输出实际上是速度指令，送给速度环去执行。增益过高时，位置误差稍微大一点，就会输出很大的速度指令，导致 “冲过头”，然后反向修正，形成抖动。增益过低时，即使有位置误差，速度指令也很小，定位拖得很长。

二、调整前的准备

1. 机械系统必须正常

• 轴承、联轴器、齿轮间隙正常（径向跳动 ≤ 0.005 mm，反向间隙 ≤ 0.01 mm）。

• 无卡滞、无明显振动，润滑良好。

• 否则调参数也无法根治抖动 / 过冲问题。

2. 备份原始参数

• 记下当前的位置环增益（Kp_p）、前馈增益（Kff_p）等，方便随时恢复。

3. 空载调试优先

• 先空载调，稳定后再带负载验证。

• 避免带载时参数不当导致冲击、报警。

4. 准备测量工具

• 百分表 / 激光干涉仪（测定位精度、过冲量）

• 转速计（测定位过程中的速度变化）

• 示波器（可选，观察位置误差波形）

三、位置环增益（Kp_p）调整步骤

1. 确定初始值

• 参考驱动器说明书给出的推荐值（例如 FANUC 参数 2206，Siemens p29241）。

• 初始值建议设为推荐值的 50%~70%，避免一开始就振荡。

2. 空载定位测试

• 给定一个小角度 / 小位移定位指令（如 0° → 90°，或 0 → 50 mm）。

• 观察：

• 定位是否有过冲（超过目标位置后回调）。

• 定位完成后是否抖动（来回小幅振动）。

• 定位时间是否满足工艺要求（一般空载 ≤ 1 秒）。

3. 逐步提高 Kp_p

• 每次增加 10%~20%（例如从 500 → 600 → 700）。

• 每次调整后重复定位测试。

• 直到出现轻微过冲或高频抖动时，停止增加。

4. 找到****值

• 出现轻微过冲时，回调 5%~10%，这是兼顾 “快速 + 稳定” 的****点。

• 理想状态：

• 无明显过冲（≤ 目标的 0.5%）

• 定位时间最短

• 稳定后无抖动（振幅 ≤ 0.002 mm）

5. 带载验证

• 加载到额定负载的 50%~80%，重复定位测试。

• 带载时，若再次出现过冲 / 抖动，需略微降低 Kp_p（5%~10%）。

• 若带载定位变慢，可小幅增加（5% 以内）。

四、配合调整的其他参数

1. 位置环前馈增益（Kff_p）

• 作用：减少定位过程中的跟随误差。

• 调整方法：在 Kp_p 调好后，从 0% 开始逐步增加，每次 10%，直到跟随误差最小且无过冲。

• 一般设置在 30%~70%。

2. 定位减速时间

• 若定位冲击大，可适当延长减速时间（0.5~1.0 s）。

• 若定位太慢，可缩短减速时间，但注意观察是否过冲。

3. 伺服锁定力矩

• 定位完成后，需有足够的保持力矩防止外力位移。

• 一般设为额定扭矩的 50%~80%。

五、常见问题与解决方案

六、注意事项

1. 不要一次性大幅提高 Kp_p过高会导致系统振荡，甚至飞车、过载报警。

2. 先调内环（速度环、电流环），再调位置环内环不稳时，外环调再好也没用。

3. 记录每次调整值与效果形成调试记录，方便回溯。

4. 不同工况分开调高速定位、低速分度、重切削，可能需要不同参数组。

七、调整流程总结

1. 机械检查 → 备份参数 → 空载测试

2. 从推荐值的 50% 开始

3. 逐步提高 Kp_p，观察过冲 / 抖动 / 定位时间

4. 找到****平衡点（无明显过冲、定位时间短、稳定无抖）

5. 带载验证并微调

6. 配合前馈、减速时间、锁定力矩优化

7. 固化参数并保存记录

王工（13137008229）