伺服電機控制器的參數整定

2020-11-23 電子發燒友

伺服電機控制器的參數整定

佚名 發表於 2017-02-24 10:33:11

整定的目的：為何整定？何時需要整定？

從本質上來說，伺服系統的工作就是將指令輸入和輸出的誤差減小到零。而將誤差減小到零試圖花費多大的「力氣」取決於系統是被如何整定的。簡單地說，整定就是調節伺服系統對於任意給定誤差的反應以使系統獲得給定響應。在大多數高性能伺服應用中，目標是獲得對於誤差的高響應速率(又稱帶寬)，並在運轉和停轉時維持誤差儘可能小。當然，很多應用需要較慢的響應速率；在系統運動中總會存在一定的跟蹤誤差。一個整定好的系統不一定要儘量快地消除誤差，而是要對誤差做出機器設計者所期望的反應。

??一般而言，在伺服系統安裝到機器上之前，應對其進行測試並確認系統空載運轉平穩。如果在按裝和加載前系統運行roughly，那麼安裝之後能實現目標性能的可能性很小。下圖是 SureServo 伺服系統的整定流程和線索：

控制環流程圖說明了伺服控制器驅動負載的基本原理。如圖所示，伺服控制系統主要由三部分組成：

電流環、速度環、位置環

對於伺服電機使用者來說，只需要整定速度環和位置環參數。除選擇電機功率型號外，電流環不需要任何用戶交互，它被設定為1.8KHz的固定帶寬。如果電機功率型號選錯，電流環的工作性能會受影響，並有可能最終損壞電機。速度環的輸出連接至電流環。速度環的工作帶寬可以調節到最高450Hz。位置環的輸出連接到速度環，其帶寬最高可以調節到300Hz。

正如所見，電流環是響應最快的，目的是迅速處理和跟蹤到速度環的輸出。即便當速度環設定為最高工作帶寬，電流環仍然比其快四倍，這樣是為了保證系統穩定。同樣，速度環應該總是比位置環響應快。否則，如果位置環更新其至速度環的目標比速度環校正誤差還快，系統只可能變得不穩定。( the system has no choice but to become unstable)

控制律

可以選擇的有兩種：

- PI (Proportional-Integral) 比例-積分
- PDFF (Pseudo-Derivative Feedback and Feedforward) 偽微分反饋前饋

框圖如下：

可用整定模式

定義 慣量率=負載轉動慣量/電機轉動慣量，一般而言該值為10左右

手動輸入參數。

簡單模式。適用於負載大範圍變化。由用戶輸入目標剛性和慣量率，系統自動整定一個比較保守的值
自適應自整定模式。系統在運行中根據變化的負載慣量自動動態調整參數。

固定自動整定模式。當負載慣量已知時，由用戶輸入目標剛性和慣量律，系統自動整定參數。負載變化範圍不能太大。

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