伺服驅(qū)動器的幾種工作模式
bmller 2022-06-09
運(yùn)動伺服驅(qū)動器一般都是三環(huán)控制系統(tǒng)，從內(nèi)到外依次是電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)。
1、電流環(huán)：
電流環(huán)的輸入是速度環(huán)PID調(diào)節(jié)后的那個輸出，我們稱為“電流環(huán)給定”吧，然后呢就是電流環(huán)的這個給定和“電流環(huán)的反饋”值進(jìn)行比較后的差值在電流環(huán)內(nèi)做PID調(diào)節(jié)輸出給電機(jī)，“電流環(huán)的輸出”就是電機(jī)的每相的相電流，“電流環(huán)的反饋”不是編碼器的反饋而是在驅(qū)動器內(nèi)部安裝在每相的霍爾元件(磁場感應(yīng)變?yōu)殡娏麟妷盒盘?反饋給電流環(huán)的。
2、速度環(huán)：
位置環(huán)的輸入就是外部的脈沖(通常情況下，直接寫數(shù)據(jù)到驅(qū)動器地址的伺服例外)，外部的脈沖經(jīng)過平滑濾波處理和電子齒輪計算后作為“位置環(huán)的設(shè)定”，設(shè)定和來自編碼器反饋的脈沖信號經(jīng)過偏差計數(shù)器的計算后的數(shù)值在經(jīng)過位置環(huán)的PID調(diào)節(jié)(比例增益調(diào)節(jié)，無積分微分環(huán)節(jié))后輸出和位置給定的前饋信號的合值就構(gòu)成了上面講的速度環(huán)的給定。位置環(huán)的反饋也來自于編碼器。
臺達(dá)伺服電機(jī)的電流環(huán)的PID常數(shù)一般都是在驅(qū)動器內(nèi)部設(shè)定好的，操作使用者不需要更改。
精密伺服電機(jī)的速度環(huán)主要進(jìn)行PI(比例和積分)，比例就是增益，所以我們要對速度增益和速度積分時間常數(shù)進(jìn)行合適的調(diào)節(jié)才能達(dá)到理想效果。位置環(huán)主要進(jìn)行P(比例)調(diào)節(jié)。對此我們只要設(shè)定位置環(huán)的比例增益就好了。
位置環(huán)、速度環(huán)的參數(shù)調(diào)節(jié)沒有什么固定的數(shù)值，要根據(jù)外部負(fù)載的機(jī)械傳動連接方式、負(fù)載的運(yùn)動方式、負(fù)載慣量、對速度、加速度要求以及電機(jī)本身的轉(zhuǎn)子慣量和輸出慣量等等很多條件來決定，調(diào)節(jié)的簡單方法是在根據(jù)外部負(fù)載的情況進(jìn)行大體經(jīng)驗的范圍內(nèi)將增益參數(shù)從小往大調(diào)，積分時間常數(shù)從大往小調(diào)，以不出現(xiàn)震動超調(diào)的穩(wěn)態(tài)值為Z佳值進(jìn)行設(shè)定。
當(dāng)進(jìn)行位置模式需要調(diào)節(jié)位置環(huán)時，Z好先調(diào)節(jié)速度環(huán)(此時位置環(huán)的比例增益設(shè)定在經(jīng)驗值的Z小值)，調(diào)節(jié)速度環(huán)穩(wěn)定后，在調(diào)節(jié)位置環(huán)增益，適量逐步增加，位置環(huán)的響應(yīng)Z好比速度環(huán)慢一點(diǎn)，不然也容易出現(xiàn)速度震蕩。
1、電流環(huán)：
電流環(huán)的輸入是速度環(huán)PID調(diào)節(jié)后的那個輸出，我們稱為“電流環(huán)給定”吧，然后呢就是電流環(huán)的這個給定和“電流環(huán)的反饋”值進(jìn)行比較后的差值在電流環(huán)內(nèi)做PID調(diào)節(jié)輸出給電機(jī)，“電流環(huán)的輸出”就是電機(jī)的每相的相電流，“電流環(huán)的反饋”不是編碼器的反饋而是在驅(qū)動器內(nèi)部安裝在每相的霍爾元件(磁場感應(yīng)變?yōu)殡娏麟妷盒盘?反饋給電流環(huán)的。
2、速度環(huán)：
速度環(huán)的輸入就是位置環(huán)PID調(diào)節(jié)后的輸出以及位置設(shè)定的前饋值，我們稱為“速度設(shè)定”，這個“速度設(shè)定”和“速度環(huán)反饋”值進(jìn)行比較后的差值在速度環(huán)做PID調(diào)節(jié)(主要是比例增益和積分處理)后輸出就是上面講到的“電流環(huán)的給定”。速度環(huán)的反饋來自于編碼器的反饋后的值經(jīng)過“速度運(yùn)算器”得到的。
位置環(huán)的輸入就是外部的脈沖(通常情況下，直接寫數(shù)據(jù)到驅(qū)動器地址的伺服例外)，外部的脈沖經(jīng)過平滑濾波處理和電子齒輪計算后作為“位置環(huán)的設(shè)定”，設(shè)定和來自編碼器反饋的脈沖信號經(jīng)過偏差計數(shù)器的計算后的數(shù)值在經(jīng)過位置環(huán)的PID調(diào)節(jié)(比例增益調(diào)節(jié)，無積分微分環(huán)節(jié))后輸出和位置給定的前饋信號的合值就構(gòu)成了上面講的速度環(huán)的給定。位置環(huán)的反饋也來自于編碼器。
臺達(dá)伺服電機(jī)的電流環(huán)的PID常數(shù)一般都是在驅(qū)動器內(nèi)部設(shè)定好的，操作使用者不需要更改。
精密伺服電機(jī)的速度環(huán)主要進(jìn)行PI(比例和積分)，比例就是增益，所以我們要對速度增益和速度積分時間常數(shù)進(jìn)行合適的調(diào)節(jié)才能達(dá)到理想效果。位置環(huán)主要進(jìn)行P(比例)調(diào)節(jié)。對此我們只要設(shè)定位置環(huán)的比例增益就好了。
位置環(huán)、速度環(huán)的參數(shù)調(diào)節(jié)沒有什么固定的數(shù)值，要根據(jù)外部負(fù)載的機(jī)械傳動連接方式、負(fù)載的運(yùn)動方式、負(fù)載慣量、對速度、加速度要求以及電機(jī)本身的轉(zhuǎn)子慣量和輸出慣量等等很多條件來決定，調(diào)節(jié)的簡單方法是在根據(jù)外部負(fù)載的情況進(jìn)行大體經(jīng)驗的范圍內(nèi)將增益參數(shù)從小往大調(diào)，積分時間常數(shù)從大往小調(diào)，以不出現(xiàn)震動超調(diào)的穩(wěn)態(tài)值為Z佳值進(jìn)行設(shè)定。
當(dāng)進(jìn)行位置模式需要調(diào)節(jié)位置環(huán)時，Z好先調(diào)節(jié)速度環(huán)(此時位置環(huán)的比例增益設(shè)定在經(jīng)驗值的Z小值)，調(diào)節(jié)速度環(huán)穩(wěn)定后，在調(diào)節(jié)位置環(huán)增益，適量逐步增加，位置環(huán)的響應(yīng)Z好比速度環(huán)慢一點(diǎn)，不然也容易出現(xiàn)速度震蕩。
