用台达 A3 伺服做 2D 轨迹切割机械手，遇到了轨迹失真问题： 为了消除加减速时的末端抖动，我在伺服软件里开了 自动高频振动抑制 和 FIR 滤波。静止定位精度极高，完全不抖。 核心故障： 在做顶热

明扬工控技术客服2026-08-28 04:10:13

亲，这个现象其实非常典型，而且我重新核了台达 A3 的控制结构以后，有一个地方要先分清：

真正最容易把二维轨迹“拉弯”的，不是高频共振抑制本身，而是位置命令 FIR / Moving Filter。

A3 的自动高频共振抑制主要是 Notch Filter；而 P1.068 Position command moving filter 是直接作用在位置命令上的平滑器。台达手册明确把 P1.068 放在位置命令处理链里，和 P1.008 低通平滑一起位于位置环之前。

而台达自己的 A3 产品资料还特意强调：Vibration Elimination 算法和 Command Filter 不是同一种东西。 A3 另外还有自动 notch filters 用于机械共振。

所以你现在把：

自动高频振动抑制
+
FIR

一起打开后出现 1.5 mm 甩弧，我会第一怀疑 FIR / P1.068，而不是先怪自动高频 notch。

为什么 FIR 能让单轴更漂亮，却把二维直角画成圆角？

假设 PLC 已经算好了真正的二维轨迹：

X轴：──────────────→ 停

Y轴：              ↓
                    ↓

在拐点那个时刻，PLC 的意思非常明确：

X：现在减速到0
Y：现在开始运动

两轴的时间关系本身就是轨迹。

但是进 A3 后，如果又使用位置命令 Moving Filter：

PLC X指令
   ↓
P1.068 FIR
   ↓
X位置环

PLC Y指令
   ↓
P1.068 FIR
   ↓
Y位置环

FIR 的作用就是把突变摊到一段时间内。

台达 A3 手册对 P1.068 的定义就是 Position command - moving filter；这个滤波器可以让阶跃命令起止更平滑，但代价就是命令延迟。

于是原本 PLC 要求：

拐点：

X速度：───────╲____0
Y速度：0______╱─────

经过平滑以后可能变成：

X：
还没完全停

Y：
已经逐渐开始走

那么在这一小段时间里：

Vx ≠ 0
Vy ≠ 0

末端自然就在斜着走。

于是：

理论轨迹：

──────────┐
          │
          │


实际轨迹：

──────────╮
           ╲
            │

这就是你看到的：

直角被甩成圆弧。

这里有一个特别重要的认识

很多人会认为：

X、Y 两轴 FIR 都设置一样的时间，延迟一样，那应该只是整条轨迹晚几毫秒，不会变形。

对恒速直线来说基本如此。

但对拐角不成立。

因为 FIR 处理的是每个坐标轴随时间变化的：

X(t)
Y(t)

而拐角恰恰就是：

X、Y 两个分量的速度状态同时发生巨大改变的位置。

即使两个滤波器完全一致：

Hx = Hy

对一个“X停止、Y启动”的尖锐速度变化分别做时间平滑，也会让两种运动发生时间上的重叠。

于是：

坐标轴单独都很平滑，但合成出来的 XY 几何轨迹已经不是原来的直角。

这和最终定位精度没有任何矛盾。

所以为什么静止精度还可以高得离谱？

因为 FIR 改变的是：

到达目标的过程。

不是：

最终目标坐标。

例如 PLC 要：

X = 100.000 mm
Y = 50.000 mm

即使中间走成：

╮

最后仍然可以准确停在：

100.000
50.000

所以完全可能同时出现：

最终定位误差：
几微米

运动中的轮廓误差：
1.5 mm

这叫：

定位误差小，但 Contour Error 很大。

对于点到点搬运机械：

前者重要。

但对于：

切割
雕刻
涂胶
焊接
轨迹加工

真正重要的是后者。

台达自己的调机资料其实已经提醒了这一点

我找到一版更新的 A3 系列调机流程，里面已经把：

Point-to-point positioning

和：

Contour following

分开处理。

对于 Contour Following / 轮廓跟随，建议方向之一就是：

减小 P1.008 和 P1.068。

而不是把命令滤波继续往大调。

资料同时还提醒位置环/速度环带宽比例不合理时，会造成 corner contour jitter。

这跟你现在的现象高度一致。

也就是说：

点位定位最佳参数 ≠ 连续轨迹加工最佳参数。

圆弧为什么也会失真？

圆弧更加依赖 X/Y 的严格同步。

理想圆：

X = R cosθ
Y = R sinθ

X、Y 必须保持严格的相位关系。

如果某一段因为：

FIR
+
速度环动态
+
机械负载不同
+
自动 notch 参数不同

导致：

X轴动态延迟 ≠ Y轴动态延迟

哪怕只差很短时间，

实际就会变成：

Xactual(t) ≈ Xcmd(t - Tx)

Yactual(t) ≈ Ycmd(t - Ty)

Tx ≠ Ty

那么原来的圆自然会：

鼓出去、缩进去、变椭圆或者局部半径异常。

而且速度越高：

同样1 ms时间差
↓
对应空间误差越大

所以你会觉得：

低速看起来还行，高速 S 曲线拐点一下甩出 1.5mm。

自动高频振动抑制是不是完全无罪？

也不能这么说。

A3 的高频机械共振处理，官方明确提供了 5组 Notch Filter，并可以通过 P2.047 做自动共振抑制。

Notch 本身不是直接把：

位置轨迹

重新做 S 曲线。

它主要针对某一个机械共振频率降低闭环响应。

所以相比 FIR：

它通常更适合解决机械高频共振，而又尽量不去重新塑造整条轨迹。

但 notch 也不是完全没有代价。

它会改变闭环：

幅频特性
相频特性

而 X/Y 两轴机械不同：

X丝杠长度不同
Y负载不同
刚性不同
惯量不同

自动识别以后很可能：

X轴 notch = 620Hz
Y轴 notch = 850Hz

于是：

X闭环动态 ≠ Y闭环动态

在高动态轮廓加工中仍然可能增加 contour error。

只是我认为：

它的嫌疑排在 FIR 后面。

这个故障最好不要两个功能一起关

我会直接做一个 2×2 测试。

保持同一个：

直角路径
速度
加速度
S曲线

一次只改一个变量：

测试 自动高频抑振 FIR / P1.068 结果
A OFF OFF 基准
B ON OFF 看 Notch 单独影响
C OFF ON 看 FIR 单独影响
D ON ON 当前状态

我最预期的是：

A
轨迹最准
但末端抖

B
轨迹仍然很准
末端抖动改善

C
直角开始圆角

D
圆角最严重

如果结果真是这样：

就不要把自动高频抑振一起关掉。

保留它。

重点减：

P1.068

以及检查：

P1.008
还有一个容易出现的“双重 S 曲线”

你现在 PLC 已经做：

PLC轨迹规划
↓
二维插补
↓
S曲线

而 A3 内部又存在自己的：

Position command processing
Moving Filter P1.068
Low-pass P1.008
S-curve相关处理

A3 官方控制结构图明确把这些东西都画在位置环之前。

所以最不理想的状态就是：

PLC：
我已经把轨迹算得很漂亮了
        ↓
A3：
我再帮你平滑一次

对于普通定位机这可能很好。

但对于二维切割，就是典型：

上位机做好轨迹规划以后，单轴驱动器又各自二次规划。

这非常容易破坏轮廓。

所以这种2D切割机，我会明确分工
Motion PLC负责
XY插补
圆弧
S曲线
Acceleration
Deceleration
Jerk
Corner blending

所有改变几何轨迹的事情，应该尽可能在：

同一个多轴运动规划器

里完成。

A3负责
位置环
速度环
电流环
机械共振 notch
必要的振动抑制

但尽量减少：

再一次改变位置命令时间轮廓

尤其不要用很大的 P1.068 去治机械共振。

你这个末端抖动最好怎样治？

如果确定是：

高频机械振动

我会先用 ASDA-Soft 的系统分析找真实共振频率。

A3 官方的手动调机流程就是：

ASDA-Soft分析
↓
找到机械 resonance point
↓
如果是 high-frequency resonance
↓
使用 Notch Filter

A3 有 5 组 notch，而且可以自动寻找。

这才比较像：

精准打掉机械共振峰。

而不是：

把整个位置指令都变慢。

还有一个非常好的现场诊断图

不要只看：

X误差
Y误差

直接记录：

X Command
X Feedback

Y Command
Y Feedback

然后画两条 XY 图：

X Command vs Y Command

和：

X Feedback vs Y Feedback

你会非常直观地看到：

Command：

────────┐
        │


Feedback：

────────╮
         ╲
          │

然后再把 FIR 关掉。

如果：

Feedback

立即重新贴近：

Command

几乎就可以确认根因。

1.5mm 其实未必需要很大的电气误差

比如只是举例：

假设拐角处单轴速度：

500 mm/s

两轴动态差只有：

3 ms

空间上就已经是：

约1.5 mm

所以看到：

“居然偏了1.5mm！”

不代表驱动器少走了1.5mm。

可能只是：

几毫秒的动态不同步，被高速轨迹转换成了毫米级轮廓误差。

这也是二维加工为什么对时间同步这么敏感。

所以我现在给你的嫌疑排序

第一嫌疑：

P1.068 Position command moving filter

把 PLC 已经规划好的 S 曲线再次平滑，直接造成 corner rounding / command delay。A3 手册明确说明其位于位置命令处理链中。

第二嫌疑：

P1.008

位置命令低通平滑也设得过大。

第三嫌疑：

X/Y自动 notch 参数不同

造成两个闭环的相位/带宽不完全一致。A3 支持5组机械共振 notch 和自动识别。

第四嫌疑：

位置环 / 速度环带宽配比

本来单轴定位没问题，但 contour following 动态不足；台达较新的调机流程本身就把“点位定位”和“轮廓跟随”分开调。

所以这个故障一句话讲透就是：

不是 A3 把 PLC 的坐标计算错了，而是 PLC 已经生成了精准的二维时间轨迹以后，驱动器的 FIR / Moving Filter 又分别对 X、Y 单轴位置命令进行了时间平滑。对于点到点定位，这能降低振动；但对于直角、圆弧和 S 曲线插补，轨迹几何本身就是由 X/Y 同一时刻的速度比例决定的，单轴命令一旦被二次滤波，就会出现动态轮廓误差，于是“位置最终很准，走出来的线却是弯的”。

现场第一刀我会只把 P1.068 降低/关闭，保留自动高频共振抑制，重新跑同一条直角和圆弧。 如果轨迹马上恢复，而末端抖动仍比全关闭状态好，这个问题基本就定位了。