伺服系统主要由伺服电机和驱动器两部分组成。驱动器在控制系统中作为命令元件,伺服电机在控制系统中作为执行元件,两者是控制系统的重要组成部分。伺服系统的的动态性能很多程度上取决于这两个部分。其中,响应带宽是衡量动态性能的一项重要指标,带宽越高,伺服系统的输出跟随输入指令的能力就越强,动态性能就越好。
这个可以调节伺服的刚性来解决,主要增加伺服位置环的比例参数,和速度环的比例参数,这个需要在相应的负载下调试,因为要满足要求,同时又需要结合伺服电机的驱动能力。位置控制模式下,改变脉冲的频率即可,速度控制模式下,改变电压即可。
运动伺服一般都是三环控制系统,从内到外依次是电流环、速度环、位置环。
电流环:电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出,电流环的输入值和电流环的反馈值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给电机,“电流环的输出”就是电机的每相的相电流,“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件(磁场感应变为电流电压信号)反馈给电流环的。电流环就是控制电机转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算最小,动态响应最快。任何模式都必须使用电流环,电流环是控制的根本,在系统进行速度和位置控制的同时系统也在进行电流/转矩的控制以达到对速度和位置的相应控制。
速度环:速度环的输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值,速度环输入值和速度环反馈值进行比较后的差值在速度环做PID调节(主要是比例增益和积分处理)后输出到电流环。速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。速度环控制包含了速度环和电流环。
位置环:位置环的输入就是外部的脉冲,外部的脉冲经过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”,位置环输入值和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的PID调节(比例增益调节,无积分微分调节)后输出和位置给定的前馈值的和构成速度环的给定。位置环的反馈也来自于编码器。位置控制模式下系统进行了3个环的运算,系统运算量大,动态响应速度最慢。
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