伺服驅動器的幾種工作模式
bmller 2022-06-09
運動伺服驅動器一般都是三環(huán)控制系統(tǒng)，從內到外依次是電流環(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”值進行比較后的差值在電流環(huán)內做PID調節(jié)輸出給電機，“電流環(huán)的輸出”就是電機的每相的相電流，“電流環(huán)的反饋”不是編碼器的反饋而是在驅動器內部安裝在每相的霍爾元件(磁場感應變?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)的設定”，設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調節(jié)(比例增益調節(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。
臺達伺服電機的電流環(huán)的PID常數(shù)一般都是在驅動器內部設定好的，操作使用者不需要更改。
精密伺服電機的速度環(huán)主要進行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)進行合適的調節(jié)才能達到理想效果。位置環(huán)主要進行P(比例)調節(jié)。對此我們只要設定位置環(huán)的比例增益就好了。
位置環(huán)、速度環(huán)的參數(shù)調節(jié)沒有什么固定的數(shù)值，要根據(jù)外部負載的機械傳動連接方式、負載的運動方式、負載慣量、對速度、加速度要求以及電機本身的轉子慣量和輸出慣量等等很多條件來決定，調節(jié)的簡單方法是在根據(jù)外部負載的情況進行大體經(jīng)驗的范圍內將增益參數(shù)從小往大調，積分時間常數(shù)從大往小調，以不出現(xiàn)震動超調的穩(wěn)態(tài)值為Z佳值進行設定。
當進行位置模式需要調節(jié)位置環(huán)時，Z好先調節(jié)速度環(huán)(此時位置環(huán)的比例增益設定在經(jīng)驗值的Z小值)，調節(jié)速度環(huán)穩(wěn)定后，在調節(jié)位置環(huán)增益，適量逐步增加，位置環(huán)的響應Z好比速度環(huán)慢一點，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”值進行比較后的差值在電流環(huán)內做PID調節(jié)輸出給電機，“電流環(huán)的輸出”就是電機的每相的相電流，“電流環(huán)的反饋”不是編碼器的反饋而是在驅動器內部安裝在每相的霍爾元件(磁場感應變?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調節(jié)后的輸出以及位置設定的前饋值，我們稱為“速度設定”，這個“速度設定”和“速度環(huán)反饋”值進行比較后的差值在速度環(huán)做PID調節(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)的設定”，設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調節(jié)(比例增益調節(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。
臺達伺服電機的電流環(huán)的PID常數(shù)一般都是在驅動器內部設定好的，操作使用者不需要更改。
精密伺服電機的速度環(huán)主要進行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)進行合適的調節(jié)才能達到理想效果。位置環(huán)主要進行P(比例)調節(jié)。對此我們只要設定位置環(huán)的比例增益就好了。
位置環(huán)、速度環(huán)的參數(shù)調節(jié)沒有什么固定的數(shù)值，要根據(jù)外部負載的機械傳動連接方式、負載的運動方式、負載慣量、對速度、加速度要求以及電機本身的轉子慣量和輸出慣量等等很多條件來決定，調節(jié)的簡單方法是在根據(jù)外部負載的情況進行大體經(jīng)驗的范圍內將增益參數(shù)從小往大調，積分時間常數(shù)從大往小調，以不出現(xiàn)震動超調的穩(wěn)態(tài)值為Z佳值進行設定。
當進行位置模式需要調節(jié)位置環(huán)時，Z好先調節(jié)速度環(huán)(此時位置環(huán)的比例增益設定在經(jīng)驗值的Z小值)，調節(jié)速度環(huán)穩(wěn)定后，在調節(jié)位置環(huán)增益，適量逐步增加，位置環(huán)的響應Z好比速度環(huán)慢一點，不然也容易出現(xiàn)速度震蕩。
