¿Alguna vez se ha preguntado cómo configurar un servocontrolador para obtener el máximo rendimiento? Esta guía abarca todo lo que necesita saber sobre el ajuste de los parámetros de ganancia, desde el control de posición hasta la regulación de la velocidad. Aprenderá a ajustar manual y automáticamente su servosistema para que funcione con suavidad y precisión, garantizando una eficacia y estabilidad óptimas. Sumérjase en el arte de la configuración de servocontroladores y mejore sus proyectos de automatización.
Los servomotores son componentes integrales de los sistemas automatizados, especialmente para el control preciso de la posición. Esta capacidad es una característica estándar en la mayoría de las marcas de servomotores, lo que los hace versátiles para diversas aplicaciones industriales.
El funcionamiento de los servomotores se rige por un sofisticado mecanismo de control. El controlador transmite al motor una serie de impulsos eléctricos, cada uno de los cuales cumple una función específica. El número de impulsos determina el ángulo de rotación, lo que permite un posicionamiento preciso, mientras que la frecuencia de los impulsos determina la velocidad de rotación del motor. Este control de velocidad está estrechamente vinculado al ajuste electrónico de la relación de transmisión, que actúa como multiplicador entre los impulsos de mando y la rotación real del motor.
Al poner en marcha un nuevo servosistema, es fundamental seguir un proceso de ajuste sistemático para lograr un rendimiento óptimo. Empiece por ajustar la ganancia de posición (Kp) para garantizar que el motor funcione con la máxima suavidad y el mínimo ruido audible. Este paso constituye la base de un funcionamiento estable. A continuación, considere la relación de momento de inercia entre el motor y la carga, que es un factor crítico para la estabilidad del sistema. Muchos servoaccionamientos modernos ofrecen funciones de autoajuste que pueden estimar esta relación, proporcionando un punto de partida fiable para una mayor optimización.
Tras el ajuste de la inercia, céntrate en ajustar el bucle de velocidad. Ajuste los parámetros de ganancia de velocidad (Kv) y tiempo de integración de velocidad (Ti). Estos ajustes son fundamentales para conseguir un funcionamiento suave y continuo a bajas velocidades, manteniendo al mismo tiempo una alta precisión de posición. El ajuste fino de estos parámetros permite un equilibrio entre el rendimiento de respuesta y la estabilidad del sistema, crucial para aplicaciones que requieren un control preciso del movimiento.
Ajuste la ganancia proporcional del regulador de control de posición. Cuanto mayor sea la ganancia, mayor será la rigidez y menor el retardo de posición bajo el mismo impulso de comando de frecuencia. Sin embargo, un valor demasiado alto puede provocar oscilaciones o rebasamientos. El valor del parámetro viene determinado por el modelo específico del servosistema y la carga.
Ajuste la ganancia de feedforward del control de posición. Cuando el valor ajustado es mayor, el retardo de posición bajo cualquier pulso de comando de frecuencia es menor, la ganancia de feedforward del lazo de posición es mayor, y las características de respuesta de alta velocidad del sistema de control mejoran. Sin embargo, esto puede causar inestabilidad y oscilación en el sistema. Cuando las características de alta respuesta no son necesarias, este parámetro se ajusta normalmente a 0, con un rango de 0-100%.
Ajuste la ganancia proporcional del regulador de velocidad. El valor de la ganancia aumenta con un ajuste más alto, haciendo que el sistema sea más rígido. El valor del parámetro debe determinarse en función del modelo específico del sistema de servoaccionamiento y de la carga. Generalmente, cuanto mayor sea la inercia de la carga, mayor será el valor ajustado. Intente establecer un valor mayor asegurándose de que el sistema no produce oscilaciones.
Ajuste la constante de tiempo integral del regulador de velocidad. Cuanto menor sea el valor de ajuste, más rápida será la velocidad de integración. El valor del parámetro se determina en función del modelo específico y de la carga del sistema de servoaccionamiento. En general, cuanto mayor sea la inercia de la carga, mayor será el valor de ajuste. Con la condición de que el sistema no genere oscilaciones, procure fijar un valor menor.
Ajuste las características del filtro pasa bajo de realimentación de velocidad.
Cuanto mayor sea el valor, menor será la frecuencia de corte y menor el ruido generado por el motor.
Si la inercia de la carga es grande, el valor ajustado puede aumentarse adecuadamente.
Si el valor es demasiado alto, la respuesta será lenta, lo que puede provocar oscilaciones.
Cuanto más bajo sea el valor de corte, más rápida será la respuesta.
Si se requiere una mayor velocidad de respuesta, el valor ajustado puede reducirse adecuadamente.
Ajuste el valor límite de par interno del servocontrolador.
El valor de ajuste se expresa en porcentaje del par nominal.
Este límite está siempre en vigor y establece el rango de pulsos de finalización de posicionamiento en el modo de control de posición.
Este parámetro proporciona una base para que el conductor determine si el posicionamiento se ha completado en el modo de control de posición.
Cuando el número de impulsos restantes en el contador de desviación de posición es menor o igual que el valor establecido en este parámetro, el controlador considera que el posicionamiento se ha completado y la señal del interruptor de posición está activada. En caso contrario, se desactiva.
En el modo de control de posición, se emite la señal de finalización de posicionamiento, y el valor ajustado de la constante de tiempo de aceleración y deceleración determina el tiempo de aceleración del motor de 0 a 2000 RPM o el tiempo de deceleración de 2000 a 0 RPM.
Las características de aceleración y deceleración son lineales, y se establece el rango de velocidad de llegada. En el modo de control sin posición, si la velocidad del servomotor supera el valor establecido, la señal del interruptor de llegada de velocidad está activada; de lo contrario, está desactivada.
Este parámetro no se utiliza en el modo de control de posición y es independiente del sentido de giro.
Ajustar el valor KVP de ganancia proporcional de velocidad
Una vez instalado el servosistema, es necesario ajustar los parámetros para garantizar una rotación estable. Comience ajustando el valor de la ganancia proporcional de velocidad KVP. Antes de realizar cualquier ajuste, ponga a cero la ganancia integral KVI y la ganancia diferencial KVD y, a continuación, aumente gradualmente el valor de KVP. Observe si se produce alguna oscilación cuando el servomotor se detiene y ajuste manualmente los parámetros KVP para ver si la velocidad de rotación es notablemente rápida o lenta. Si el valor de KVP causa los problemas mencionados, reduzca el valor de KVP para eliminar la oscilación y estabilizar la velocidad de rotación. Este valor será el valor del parámetro determinado preliminarmente. Repita el proceso de corrección según sea necesario para alcanzar el valor ideal.
Ajustar el valor KVI de ganancia integral
Aumente gradualmente el valor KVI de la ganancia integral para producir el efecto integral. Como se mencionó en la introducción al control integral, el valor KVP y el efecto integral pueden causar oscilación e inestabilidad cuando alcanzan valores críticos. Del mismo modo, reduzca el valor de KVI para eliminar la oscilación y estabilizar la velocidad de rotación. Este valor será el valor del parámetro determinado preliminarmente.
Ajustar el valor KVD de ganancia diferencial
El objetivo principal de la ganancia diferencial es suavizar la rotación de la velocidad y reducir el sobreimpulso. Aumentar gradualmente el valor de KVD mejorará la estabilidad de la velocidad.
Ajustar el valor KPP de ganancia proporcional de posición
Si el valor de KPP se ajusta demasiado, el posicionamiento del motor se sobrepasará, causando inestabilidad. En este caso, reduzca el valor de KPP para reducir el sobreimpulso y evitar la inestabilidad, pero tenga cuidado de no ajustarlo demasiado pequeño, ya que reducirá la eficiencia del posicionamiento.
Los servocontroladores modernos están informatizados y la mayoría de ellos ofrecen una función de ajuste automático de la ganancia, que puede manejar la mayoría de las condiciones de carga. Durante el ajuste de parámetros, puede utilizar primero la función de ajuste automático de parámetros y, a continuación, realizar ajustes manuales si es necesario. El ajuste automático de ganancia también tiene varias opciones. Normalmente, la respuesta de control se divide en diferentes niveles, como respuesta alta, media y baja, y los usuarios pueden ajustarla según sus necesidades.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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