서보 모터를 사용할 때의 게인 조정 방법을 알려주세요.

서보 모터를 사용할 때의 게인 조정 방법을 알려주세요.

게인 조정은 다음 절차에 따라 수행합니다.
① 속도 루프 조정

　　・속도 루프 비례 게인
　　・속도 루프 적분 게인(속도 루프 적분 시간 상수)
　　・전류 루프 명령 필터

　일반적으로 비례·적분 게인만으로 기본적인 조정이 가능하지만, 기계 시스템에 따라 진동이 멈추지 않는 경우나 진동은 멈추더라도 게인이 낮아 위치 결정이 느려지는 경우가 있습니다.
　이러한 경우 전류 루프의 필터 시간 상수를 조정합니다.

② 위치 루프 조정

　　・위치 루프 비례 이득

　펄스열 입력 타입의 조정입니다. 아날로그 입력에서는 관계없습니다.

＜게인과 응답의 관계＞

■ 속도 루프 조정

　속도 루프의 게인 및 조정 파라미터를 변화시켰을 때, 서보 시스템의 응답성(주파수 특성)이 어떻게 변화하는지를 아래 그림에 나타냅니다.

　
　이 그림에서 가로축은 주파수(움직임의 속도)를, 세로축은 수정력(오차를 제로로 만들려는 힘)의 강도를 나타냅니다.

● 속도 루프 비례 게인

　・모든 주파수 대역에 걸쳐 응답성을 변화시킵니다.
　・게인을 높이면 보정력이 강해지고 응답성이 빨라집니다.
　・기계 시스템이 진동하지 않을 정도로 높이십시오.

● 속도 루프 적분 이득

　・낮은 주파수에서의 응답성을 변화시킵니다.
　・게인을 높이면 서보 잠금력이 강해집니다.
　・기계계가 진동하지 않는 정도까지 올려 주십시오.
　　(U 시리즈에서는 속도 루프 적분 시간 상수를 낮추십시오)

●전류 명령 필터

　・높은 주파수에서의 응답성을 변화시킵니다.
　・필터 시간 상수를 크게 하면 급격한 명령 변화를 완화하여 전류 루프에 전달합니다.
　・기계계의 공진이 있어 속도 루프 비례 이득・적분 이득만으로 조정할 수 없는 경우에 사용하면 효과가 있습니다.

【조정 예시 1】

　・아래 그림은 일반적인 조정 예시를 보여줍니다. (초기 설정에서 진동이 발생하지 않는 경우)
　・조정은 비례 이득 → 적분 이득 순으로 진행합니다.

　＜조정 전＞　　　　　　　　　　　　　＜조정 후＞
　　

【조정 예시 2】

　・아래 그림은 기계계의 큰 공진점이 높은 주파수 대역에 있는 경우의 조정 예시를 보여줍니다. 게인 설정이 낮은 상태에서 모터가 울리거나 높은 주파수의 진동이 발생하는 경우가 이 조건에 해당합니다.
　・조정은 전류 명령 필터 시간 상수 → 비례 이득 → 적분 이득 순으로 진행합니다.
　　전류 명령 필터 시간 상수를 크게 하면 기계계와의 공진을 피할 수 있습니다.
　　이후 일반적인 조정과 동일하게 조정하십시오.

　＜조정 전＞　　　　　　　　　　　　　＜조정 후＞
　　

【조정 예 3】

　・아래 그림은 기계계의 큰 공진점이 낮은 주파수 대역에 있을 경우의 조정 예를 보여줍니다. 이 조건은 게인 설정이 낮은 상태에서 낮은 주파수의 진동이 발생하는 경우에 해당합니다.
　・조정은 비례 이득→적분 이득 순으로 진행합니다. 비례 이득을 낮게 설정하여 기계계와의 공진을 피한 후, 적분 이득을 올려 필요한 응답성을 확보하십시오.

　＜조정 전＞　　　　　　　　　　　　　＜조정 후＞
　　

【속도 루프 조정에 따른 응답 변화】

　속도 루프의 게인 및 조정 파라미터를 변화시켰을 때의 서보 시스템 응답(시간축)을 아래 그림에 나타냅니다.

　・속도 루프 비례 이득과 응답
　　

　・속도 루프 적분 이득과 응답
　　

■위치 루프 조정

　・속도 루프 조정이 완료된 후 위치 루프를 조정합니다.
　・위치 루프 비례 이득을 오버슈트나 언더슈트가 발생하지 않는 범위에서 높게 조정하면 응답성이 좋아집니다.
　・위치 루프 비례 이득과 응답
　　
　・오버슈트나 언더슈트는 속도 모니터(NM) 단자에 출력되는 전압을 오실로스코프로 측정하면 확인이 쉽습니다.
　・측정기가 없는 경우, 모터 축이나 기계계의 움직임을 육안으로 확인하십시오.
　　언더슈트가 있는 경우, 정지 시 회전 방향과 반대 방향에서 위치 결정합니다(아래 그림).
　　　
　・오버슈트나 언더슈트의 양은 모터의 회전 속도에 따라 변화합니다. 일반적으로 회전 속도가 빠를수록 오버슈트나 언더슈트 양은 커집니다. 따라서 사용하는 최고 회전 속도로 조정하는 것을 권장합니다.