飛陽數控系統FOM是沈陽機床集團與意大利菲迪亞公司合作研發的高品質、高性價比的數控系統。XPOWER交流伺服驅系統是與飛陽數控系統相配套的伺服驅動器，是飛陽數控的基本功能單元之一，作為控制系統中的功率部分，接受控制系統發出的電機控制指令并驅動電機運轉。本文主要針對飛陽數控系統FOM，對伺服軸的優化流程及參數調節過程進行了研究。

1 XPOWER交流伺服驅動系統優化的原理

　　XPOWER交流伺服驅動系統由電流環、速度環、位置環三環組成，電流環、速度環的控制器均由比例積分調節器組成，位置環則是一個比例調節器。由于電流環的響應較速度環快，而速度環又比位置環響應快，因此遵循內環到外環的優化順序.即“電流環速度環位置環”，其中內環性能的優劣會影響到外環性能的發揮，因此速度環是優化的重點。伺服優化的過程就是調節三環控制器的增益和積分時間常數，使機床的動態性能得到提升。

　　1.1電流環參數優化

　　電流環控制器是一個比例積分調節器.一般情況下，機床出廠時會通過Bruco軟件（Xpower驅動器優化軟件）選擇響應型號的電機和驅動，同時利用Bruco軟件進行自動優化。因此電流環通常不需要再優化，除非電機運行時，電機內部出現異常的響聲，則需要對電流環進行優化，次數需要適當地減小增益KPI，同時增加積分時間常數TNI。

　　1.2速度環參數的優化

　　速度環是參數優化的重點，速度環優化的參數有速度環增益Kpv、速度環積分時間常數Tn。先用Bruco軟件進行自動優化，在此基礎上進行微調。先對增益和積分時間進行調節，使機床在能夠正常運行的情況下增益盡量大，積分時間盡量小。增益越大，速度環頻率特性越好，積分時間越小，頻率特性也得到提高。

　　1.3位置環的優化

　　在對位置環參數進行優化時，只有位置環增益Kv可以通過圓測試來優化，當增大位置環增益時，圓的輪廓精度越高。當位置環增益增加到一定程度時，圓軌跡震蕩加大，同時機床開始振動。適當的調節Kv，使圓的輪廓精度盡可能高，同時保證機床不振動。

2 XPOWER交流伺服驅動系統優化的步驟

　　2.1調試軟件簡介

　　Xpower驅動系統相配套的軟件是Bruco，利用它可以修改Xpower驅動系統內的參數。另外，在飛陽數控系統中，提供了幾個用來測試機床動態特性的工具ERCI、ERDI、ERRE。ERCI主要用來同時優化兩個軸的速度環比例增益Kp和位置環比例增益Kv：ERDI可以用來優化單軸的速度環比例增益Kp和速度環積分時間，因為在優化好單軸后還需要使用ERCI進行多軸的優化，這樣就浪費了很多時間和精力，所以實際優化時往往不采用ERDI進行優化而直接采用ERCI進行優化。當某個坐標軸性能很差時，經常利用ERDI進行單軸調試優化。ERRE用來優化加速度、速度環積分時間Tm

　　2.2 xpower驅動系統優化步驟

　　以%ICl051為例說明XPower驅動器的優化步驟：

　　2.2.1利用Bruco優化電流環，利用軟件自動的電流環優化功能優化即可。

　　2.2.2利用ERCI工具主要用來優化速度環比例增益Kp和位置環比例增益Kv。首先，機床能夠正常運行的情況下，利用Brueo工具對速度環進行自動優化。Brueo優化完后，利用ERCI和Erre進行優化，通過觀察ERCI的圓形軌跡的反向峰值，增加Kp，增加Kp值時，使圓形軌跡上的反向峰值不再明顯減小，這即為機床Kp的極限值，然后取該值的70%80%作為Kp值。下面以某臺VMCl051立式加工中心為例，優化Y軸時，說明不同Kp值，對機床的影響。

　　可見隨著Kp值的增大，圓軌跡反向尖峰值不斷的減小。在優化的過程中，增益增大的同時，頻率響應會在某些頻率處產生較大的峰尖，同時會發出剌耳的尖叫，利用SR5 v2.500軟件可以采集到共振的頻率，然后通過濾波器可以將這些峰尖屏蔽掉。濾波器有三種類型lowpass filter、Notch filter、General filter。

　　2.2.3利用ERCI優化位置環環

　　逐漸增加位置環動態和靜態的比例增益Kvd～IKvs的值直到利用ERCI檢測的圓周誤差發生明顯變化，或者軸開始振動。此時適當減小Kv值，使機床處于穩定狀態。　　2.2.4利用ERRE優化加速度和速度環積分時間Tn。

　　不斷調整驅動器加速度和速度環積分時間Tn的值，通過減小其值觀察其在ERRE四個區域開始兩段和結束兩段，使所優化的兩個軸同步性更好，最后取一個折中的值。如圖5所示，3 結束語

　　飛陽數控系統及其驅動器優化的關鍵是對三環控制器的參數調節，因此其優化的實質是對控制器的PID參數進行合理的調節，在機床穩定的前提下盡量提高其增益而減小積分時間常數。實踐證明上述方法行之有效，能夠明顯地提高機床的動態性能。