外轴参数调整
一、ABB机器人对外轴的控制参数的调整的基本步骤
●完成外轴的硬件安装，如电机的安装，SMB盒的安装等；
●向机器人控制器内加载外轴的临时参数文件；
●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；
●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；
●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 no duplicates 然后选择
如下路径加载参数：Mediapool\RobotWare_5.XX.XXXX
\utility\ Additional Axis\DM1\General，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Mechanical Unit并且定义如下参数
●Name
●Standby State: Yes/No
●Activate at Start Up
●Deactivation Forbidden
●Use Single 1
2.2.2在Motion中选择Single定义Single；
●Name
●Single
2.2.3在Motion中选择Single Type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个轴对应与robtarget中的eax_d
2.2.5在Motion中选择Arm,定义外轴的运动范围；
●Upper Joint Bound;
●Lower Joint Bound;
2.2.6在Motion中选择Accelerarion Data,定义外轴加速和
减速运动参数；
●Nominal Acceleration；
●Nominal Deceleation；
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）
●Transmission Gear Ratio；
●Rotating Move
●Transmission High Gear
●Transmission Low Gear
2.2.8在Motion中选择Motor Type，定义下面的参数；（这
些参数有电机供应厂商提供）
●Pole paris
●Ke Phase to phase (Vs/Rad)
●Max current (A)
●Phase resistance（ohm）
●Phase inductance（H）
2.2.9在Motion中选择Motor Calibration，定义下面的参
数；
●Calibration offset；通过Fine calibration获得；
●Commutator offset：电机供应商提供；
2.2.10在Motion中选择Stress Duty Cycle，定义最大扭
矩和最快转速；
●Torque Absolute Max;
●Speed Absolute 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
这段主要讲述应用ABB标准的程序Commutation来验证电机参数是否配置合理，主要验证以下几项功能：
●寻找同步永磁电机的Commutation的值；
●检查电机的相序是否正确；
●检查电机的电机对是否设置正确；
●检查Resolver的连接是否良好。
3.1.1在Motion中选择Drive system,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；通过示校器控制电机的相正
方向旋转，从安装杆看相电机，如果旋转方想为顺时针方
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方式来纠正：如将RST改为SRT，RTS，TSR等。
3.1.3检测电机的电极对，单步执行Commutaion程序，则每执行
一步电机会旋转1/16圈。
3.1.4检测Resolver的连接，单步执行Commutation程序，如果
Resolver连接正确，电机转动的角度会增加。
3.2.调整Commutaion的值
需要准备一个24V的直流电源和继电器。
ABB的标准电机的Commutation offset值都为1.5708。
●禁止电机（Deactivate the motor）;
●关闭Controller；
●将电机的电源线拔开；
●将电机和齿轮箱分离（主要是为了防止电机受齿轮箱摩擦力的
干扰）；
●在电机的松匝信号两端接上开关信号，保证随时可以使电机松
匝；
●先将电机松匝，将另一组24V的电源的正极接到S级（V级），
将0V接到T级（W级）。
注意：不要直接将电源的正负级接到线圈上去，需要24V和0V之间串连一个继电器的线圈，以保证不烧毁电源。
接上电源后，断开电源，此时电机已经回到正确的Commutation 位置，如果在接上电源，电机应该不会再转动。
●将电机的松匝信号解开，电机抱匝；
●将电机再次连接到机器人控制器上，重新启动系统，不要转动
任何机械部件；
●打开Test Signal Viewer，Mechanical unit 选择
Resolver_angle，观看Resolver_angle的值，将正确的值输
入Commutation offset中。
3.3.按照下图设置Test signal Viewer
设置：speed 和 torque_ref
注意：具体的Test signal Viewer操作参看手册ABBTest Signal Viewer 1.3.pdf；
3.4.初步调整Kv，Kp，Ti；
3.4.1 调整Kv（方法一）
●将Lag control master 0 中的参数 FFW Mode 设置为No；
●将Kp设置为5（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；
●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;
TuneServo STN1,1,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：
●记录此时的Kv的值，将Kv/2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
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）
●保持刚调整玩的Kv值不变，将Kp值改回到原来的初始值，依
然保证Ti为10；
●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 i FROM 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;
MoveJ p1,v1000,z50,tool0;
MoveJ p2,v500,z50,tool0;
MoveJ p1,v1000,z50,tool0;
WaitTime 1;
ENDFOR
ENDPROC
ENDMODULE
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）
●保持刚调整完毕的Kv和Kp值不变，将Ti设置为1；
●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
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.
3.5.设置Inertia（Specifying the inertial）
当变位机上的负载过大时或者偏心比较严重时，需要调整变位机的惯量，这样可以保证变位机的稳定性和精度，如下图所示，采用Tune master调整变位机的惯量：
3.6.调整Bandwidth（Tuning Bandwidth）
3.7.T uning of Resonance frequency
3.8.调整Acceleration和Deceleration
●Acceleration 和 Deceleration 两个参数都是属于Motion
中的Acceleration Data
●运用TSV（Test Signal Viewer）去监控正负Torque_limit 和
Torque_ref的值，然后以0.5的步长增加Acceleration的值，在TSV中观察Torque_ref是否向Torque_limit靠近，当值增
加到一定程度后Torque_ref已经非常接近Torque_limit（即
如果再增加Acceleration的值就会导致Torque_ref和
Torque_limit进行交叉），记录此时的Acceleration的值，
然后将其减少10%，将此值作为标准的Acceleration的值。
●注意Deceleration和Acceleration的方法一样，不同之处在
于Acceleration是让Torque_ref向positive Torque_limit
靠近，而Deceleration是让Torque_ref向negative Torque_limit靠近.
如下图所示：
正确的Acc参数：
Acc的值太高：
Acc的值太低：
3.9.最终调整Kp、Kv和Ti
如果在装上夹具和工件后，发现变位机的参数并不完全合适，因此需要根据实际情况重新调整变位机的Kp，Kv和Ti参数，以保证变位机运动的稳定性，调试方法和上述相同。
具体调试步骤见：Tune master帮助说明手册。
附件1：
ABB机器人对外轴电机的控制方式：
ABB机器人控制柜分为高压控制柜和低压控制柜：
低压控制柜主要控制：IRB140，IRB1410，IRB1600，IRB2400，IRB4400等小型号的机器人；
高压控制柜主要控制：IRB4600，IRB6640，IRB7600，IRB6620等大型号的机器人；
高压控制柜和低压控制柜的主要区别在于：低压控制柜外轴驱动器输出的电压等级为198~430V之间，额定输出为234V；高压控制柜外轴驱动的电压等级为：377~790V之间，额定输出为400V。
因此对于ABB的标准变位机，如MTC，IRBP R， IRBP K等变位机他们采用的电机都是200V电压等级的，因此他们只能适合于低压控制柜。如果大型机器人想要控制变位机必须进行额外配置一个低压控制柜，通常采用4400的控制柜作为低压控制柜。
对于我们设计的LCP 500K这种型号的变位机，采用的电机是高压低压兼容的电机，他的额定电压为400V，因此这种电机既适用于高压控制柜，也适用于低压控制柜。
注意（哪种型号的电机能够与ABB电机进行同步）：
（1）电压等级为400V AC的交流伺服永磁电机；
（2）必须是星型连接方式（Y，Star connection）；
（3）电机的反馈必须是Resolver形势的，下面几种型号是经过ABB认可的可以与ABB兼容的resolver型号：
通常我们选择Tamagawa的Resolver
附件2:
ABB SMB板的描述：
上图所示为ABB标准SMB版，它主要起监控外轴电机转角的作用，一个SMB版可以同时监控7个外轴的转动角度。
节点E：SMB上的标号为X1，为9针（D-SUB 9 pin）的接头，用于
SMB和IRC5 Controller的Axis computer（A42-X5 ）进行轴数据通讯。
B：SMB上的标号为X2，为25针的接头（D-sub 25 pin），用于和外部轴通讯，其节点为1～4号，控制外轴的1～4轴。
D：SMB上的标号为X3，是电池的接头。
A：SMB上的标号为X4，为15孔的接头 (D-sub 15 socket)，用于和外部轴通讯，其节点为1和7，控制外轴的1轴和7轴。
C：SMB上的标号为X5，为25孔接头(D-sub 15 socket)，用于和外部轴通讯，其节点为3～6，用于控制外部轴的3～6轴。
注：从上述的文字中可以看出A、B和C的信号节点有重叠部分，其中A和B轴为1轴重叠，B和C为3、4轴重叠。由于1个SMB可以控制7个外轴的轴信号，A主要用来控制第1轴和第7轴，B可以控制1～4轴，C可以控制3～6轴。因此当A引进接上1轴的信号线，则B不能接1轴的信号线，同时当B轴接了3和4轴的控制线，则C 不能再接3和4轴的信号线，如果重复接线会造成接线的混乱，而引起系统错误。
（对对于机器人系统通常采用B控制1～3轴，C控制控制4～6轴，
于4轴机器人除外）。
对于K/R型变位机通常采用B控制来控制外轴，其中1控制Interchange，2控制Station1，3控制station2。
对于L型变位机和MTC也采用B来控制，其中1为Station1，其它的依次扩展。