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VF1424L,C13,S35,PT1 1866-2131伺服器渠道商介紹伺服控制6大注意事項(xiàng)：

1. 轉(zhuǎn)矩控制：

轉(zhuǎn)矩控制方式是經(jīng)過外部模仿量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機(jī)軸對(duì)外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，詳細(xì)表現(xiàn)為例如 10V 對(duì)應(yīng) 5Nm 的話，當(dāng)外部模仿量設(shè)定為 5V 時(shí)電機(jī)軸輸出為 2.5Nm:假如電機(jī)軸負(fù)載低于 2.5Nm 時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，外部負(fù)載等于 2.5Nm 時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)，大于 2.5Nm 時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)（通常在有重力負(fù)載狀況下產(chǎn)生）。

能夠經(jīng)過即時(shí)的改動(dòng)模仿量的設(shè)定來改動(dòng)設(shè)定的力矩大小，也可經(jīng)過通訊方式改動(dòng)對(duì)應(yīng)的地址的數(shù)值來完成。應(yīng)用主要在對(duì)材質(zhì)的受力有嚴(yán)厲請(qǐng)求的纏繞和放卷的安裝中，例如饒線安裝或拉光纖設(shè)備，轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要依據(jù)纏繞的半徑的變化隨時(shí)更改以確保材質(zhì)的受力不會(huì)隨著纏繞半徑的變化而改動(dòng)。

2. 位置控制：

位置控制形式普通是經(jīng)過外部輸入的脈沖的頻率來肯定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，經(jīng)過脈沖的個(gè)數(shù)來肯定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，也有些伺服能夠經(jīng)過通訊方式直接對(duì)速度和位移停止賦值。

由于位置形式能夠?qū)λ俣群臀恢枚加泻車?yán)厲的控制，所以普通應(yīng)用于定位安裝。

3. 速度形式：

經(jīng)過模仿量的輸入或脈沖的頻率都能夠停止轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，在有上位控制安裝的外環(huán) PID 控制時(shí)速度形式也能夠停止定位，但必需把電機(jī)的位置信號(hào)或直接負(fù)載的位置信號(hào)給上位反應(yīng)以做運(yùn)算用。

位置形式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測(cè)位置信號(hào)，此時(shí)的電機(jī)軸端的編碼器只檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，位置信號(hào)就由直接的最終負(fù)載端的檢測(cè)安裝來提供了，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于能夠減少中間傳動(dòng)過程中的誤差，增加整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。

4. 全閉環(huán)控制形式：全閉環(huán)控制是相關(guān)于半閉環(huán)控制而言的。

首先我們來理解下半閉環(huán)控制，半閉環(huán)是指數(shù)控系統(tǒng)或 PLC發(fā)出速脈沖指令。伺服承受指令，然后執(zhí)行，在執(zhí)行的過程中，伺服自身的編碼器停止位置反應(yīng)給伺服，伺服本人停止偏向修正，伺服自身誤差可防止，但是機(jī)械誤差無法防止，由于控制系統(tǒng)不曉得實(shí)踐的位置。

而全閉環(huán)是指伺服承受上位控制器發(fā)出速度可控的脈沖指令，伺服承受信號(hào)執(zhí)行，執(zhí)行的過程中，在機(jī)械安裝上有位置反應(yīng)的安裝，直接反應(yīng)給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過比擬，判別出與實(shí)踐偏向，給伺服指令，停止偏向修正，這樣控制系統(tǒng)經(jīng)過頻率可控的脈沖信號(hào)完成伺服的速度環(huán)控制， 然后又經(jīng)過位置傳感器（光柵尺、編碼器）完成伺服的位置環(huán)控制，這種把伺服電機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、位置傳感器三者有機(jī)的分離在一同的控制形式稱之為全閉環(huán)控制。

（二）伺服電機(jī)PID三環(huán)對(duì)伺服控制的影響

伺服電機(jī)普通為三個(gè)環(huán)控制，所謂三環(huán)就是 3 個(gè)閉環(huán)負(fù)反應(yīng)PID調(diào)理系統(tǒng)。從內(nèi)向外分別為電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)。

1. 電流環(huán)：最內(nèi)的 PID 環(huán)就是電流環(huán)，此環(huán)完整在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部停止，經(jīng)過霍爾安裝檢測(cè)驅(qū)動(dòng)器給電機(jī)的各相的輸出電流，負(fù)反應(yīng)給電流的設(shè)定停止 PID 調(diào)理，從而到達(dá)輸出電流盡量接近等于設(shè)定電流，電流環(huán)就是控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的，所以在轉(zhuǎn)矩形式下驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)算最小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)**。

2. 速度環(huán)：經(jīng)過檢測(cè)的電機(jī)編碼器的信號(hào)來停止負(fù)反應(yīng) PID 調(diào)理，它的環(huán)內(nèi) PID 輸出直接就是電流環(huán)的設(shè)定，所以速度環(huán)控制時(shí)就包含了速度環(huán)和電流環(huán)，換句話說任何形式都必需運(yùn)用電流環(huán)，電流環(huán)是控制的基本，在速度和位置控制的同時(shí)系統(tǒng)實(shí)踐也在停止電流（轉(zhuǎn)矩）的控制以到達(dá)對(duì)速度和位置的相應(yīng)控制。

3. 位置環(huán)：它是最外環(huán)，能夠在驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)編碼器間構(gòu)建也能夠在外部控制器和電機(jī)編碼器或最終負(fù)載間構(gòu)建，要依據(jù)實(shí)踐狀況來定。由于位置控制環(huán)內(nèi)部輸出就是速度環(huán)的設(shè)定，位置控制形式下系統(tǒng)停止了一切 3 個(gè)環(huán)的運(yùn)算，此時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)算量**，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度也最慢。

（三）三環(huán)的增益調(diào)整

1. 首先電流環(huán)：電流環(huán)的輸入是速度環(huán) PID 調(diào)理后的那個(gè)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(gè)給定和“電流環(huán)的反應(yīng)”值停止比擬后的差值在電流環(huán)內(nèi)做 PID 調(diào)理輸出給電機(jī)，“電流環(huán)的輸出”就是電機(jī)的每相的相電流，“電流環(huán)的反應(yīng)”不是編碼器的反應(yīng)而是在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部裝置在每相的霍爾元件（磁場(chǎng)感應(yīng)變?yōu)殡娏麟妷盒盘?hào)）反應(yīng)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)理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(gè)“速度設(shè)定”和“速度環(huán)反應(yīng)”值停止比擬后的差值在速度環(huán)做PID 調(diào)理（主要是比例增益和積分處置）后輸出就是上面講到的“電流環(huán)的給定”。速度環(huán)的反應(yīng)來自于編碼器的反應(yīng)后的值經(jīng)過“速度運(yùn)算器”得到的。

3. 位置環(huán)：位置環(huán)的輸入就是外部的脈沖（通常狀況下，直接寫數(shù)據(jù)到驅(qū)動(dòng)器地址的伺服例外），外部的脈沖經(jīng)過平滑濾波處置和電子齒輪計(jì)算后作為“位置環(huán)的設(shè)定”，設(shè)定和來自編碼器反應(yīng)的脈沖信號(hào)經(jīng)過偏向計(jì)數(shù)器的計(jì)算后的數(shù)值在經(jīng)過位置環(huán)的 PID 調(diào)理（比例增益調(diào)理，無積分微分環(huán)節(jié)）后輸出和位置給定的前饋信號(hào)的合值就構(gòu)成了上面講的速度環(huán)的給定。

位置環(huán)的反應(yīng)也來自于編碼編碼器裝置于伺服電機(jī)尾部，它和電流環(huán)沒有任何聯(lián)絡(luò)，他采樣來自于電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而不是電機(jī)電流，和電流環(huán)的輸入、輸出、反應(yīng)沒有任何聯(lián)絡(luò)。而電流環(huán)是在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部構(gòu)成的，即便沒有電機(jī)，只需在每相上裝置模仿負(fù)載（例如電燈泡）電流環(huán)就能構(gòu)成反應(yīng)工作。

（四）PID 控制的概念

PID 是控制系統(tǒng)中的重要參數(shù)，指控制方式，指輸出與輸入之間的響應(yīng)方式，英文字母比例（P）、積分（I）、微分（D）。

PID 控制把搜集到的數(shù)據(jù)和一個(gè)參考值停止比擬，然后把這個(gè)差異用于計(jì)算新的輸入值， 這個(gè)新的輸入值的目的是能夠讓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)到達(dá)或者堅(jiān)持在參考值。和其他簡(jiǎn)單的控制運(yùn)算不同，PID 控制能夠依據(jù)歷史數(shù)據(jù)和差異的呈現(xiàn)率來調(diào)整輸入值， 這樣能夠使系統(tǒng)愈加精確，愈加穩(wěn)定。能夠經(jīng)過數(shù)學(xué)的辦法證明，在其他控制辦法招致系統(tǒng)有穩(wěn)定誤差或過程重復(fù)的狀況下，一個(gè)PID 反應(yīng)回路卻能夠堅(jiān)持系統(tǒng)的穩(wěn)定簡(jiǎn)單來說 PID 控制就是反應(yīng)控制 經(jīng)過丈量關(guān)懷的變量與希冀值比擬，然后用這個(gè)誤差糾正調(diào)理控制系統(tǒng)。

（五）PID 各自對(duì)差值調(diào)理對(duì)系統(tǒng)的影響

1. 單獨(dú)的 P（比例）就是將差值停止成比例的運(yùn)算，它的顯著特性就是有差調(diào)理，有差的意義就是調(diào)理過程完畢后，被調(diào)量不可能與設(shè)定值精確相等，它們之間一定有殘差，殘差詳細(xì)值能夠經(jīng)過比例關(guān)系計(jì)算出。增加比例將會(huì)**減小殘差并增加系統(tǒng)響應(yīng)，但容易招致系統(tǒng)劇烈震蕩以至不穩(wěn)定。

2. 單獨(dú)的 I（積分）就是使調(diào)理器的輸出信號(hào)的變化速度與差值信號(hào)成正比，大家不難了解，假如差值大，則積分環(huán)節(jié)的變化速度大，這個(gè)環(huán)節(jié)的正比常數(shù)的比例倒數(shù)我們?cè)谒欧�系統(tǒng)里通常叫它為積分時(shí)間常數(shù)，積分時(shí)間常數(shù)越小意味著系統(tǒng)的變化速度越快，所以同樣假如增大積分速度（也就是減小積分時(shí)間常數(shù)）將會(huì)降低控制系統(tǒng)的穩(wěn)定水平，直到**呈現(xiàn)發(fā)散的震蕩過程，這個(gè)環(huán)節(jié)**的益處就是被調(diào)量**是沒有殘差的。

3. PI（比例積分）就是綜合 P 和 I 的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用 P 調(diào)理快速抵消干擾的影響，同時(shí)應(yīng)用 I 調(diào)理消弭殘差。

4. 單獨(dú)的 D（微分）就是依據(jù)差值的方向和大小停止調(diào)理的，調(diào)理器的輸出與差值關(guān)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)成正比，微分環(huán)節(jié)只能起到輔助的調(diào)理作用，它能夠與其他調(diào)理分離成 PD 和 PID調(diào)理。它的益處是能夠依據(jù)被調(diào)理量（差值）的變化速度來停止調(diào)理，而不要等到呈現(xiàn)了很大的偏向后才開端動(dòng)作，其實(shí)就是賦予了調(diào)理器以某種水平上的預(yù)見性，能夠增加系統(tǒng)對(duì)微小變化的響應(yīng)特性。

伺服的電流環(huán)的 PID 常數(shù)普通都是在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部設(shè)定好的，操作運(yùn)用者不需求更改。

速度環(huán)主要停止 PI（比例和積分），比例就是增益，所以我們要對(duì)速度增益和速度積分時(shí)間常數(shù)停止適宜的調(diào)理才干到達(dá)理想效果。

位置環(huán)主要停止 P（比例）調(diào)理。

對(duì)此我們只需設(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)理沒有什么固定的數(shù)值，要依據(jù)外部負(fù)載的機(jī)械傳動(dòng)銜接方式、負(fù)載的運(yùn)動(dòng)方式、負(fù)載慣量、對(duì)速度、 加速度請(qǐng)求以及電機(jī)自身的轉(zhuǎn)子慣量和輸出慣量等等很多條件來決議，調(diào)理的簡(jiǎn)雙方法是在依據(jù)外部負(fù)載的狀況停止大致經(jīng)歷的范圍內(nèi)將增益參數(shù)從小往大調(diào)，積分時(shí)間常數(shù)從大往小調(diào)，以不呈現(xiàn)震動(dòng)超調(diào)的穩(wěn)態(tài)值為**值停止設(shè)定。

當(dāng)停止位置形式需求調(diào)理位置環(huán)時(shí)，**先調(diào)理速度環(huán)（此時(shí)位置環(huán)的比例增益設(shè)定在經(jīng)歷值的最小值），調(diào)理速度環(huán)穩(wěn)定后，在調(diào)理位置環(huán)增益，適量逐漸增加，位置環(huán)的響應(yīng)**比速度環(huán)慢一點(diǎn)，不然也容易呈現(xiàn)速度震蕩。

（六）增益調(diào)整的準(zhǔn)繩及留意事項(xiàng)

松下和三菱伺服都有自動(dòng)增益功用。通常下都應(yīng)該設(shè)置成自動(dòng)增益。不需求特別去調(diào)整了。但也有一些伺服需求手工調(diào)整。手工調(diào)整時(shí)需留意以下幾點(diǎn)位置環(huán)是調(diào)整靜態(tài)增益的，速度環(huán)是調(diào)整動(dòng)態(tài)增益的。

簡(jiǎn)單講就是，在馬達(dá)中止的時(shí)分調(diào)整位置環(huán)，在馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)分調(diào)整速度環(huán)。

位置環(huán)增益，進(jìn)步位置響應(yīng)的速度，也就是說找到位置的快慢，增益越高到達(dá)目的的時(shí)間越短，不是速度的關(guān)系，閉環(huán)系統(tǒng)在**定位完畢的中央是個(gè)高速震蕩的過程，在目的值左近快速震蕩，**找到目的。增益高，這個(gè)震蕩完畢就快，這個(gè)是伺服電機(jī)的重要性能指標(biāo)之一。

速度環(huán)增益當(dāng)然就是對(duì)應(yīng)速度，到達(dá)目的速度的性能。

看起來增益是越高越好，實(shí)踐操作不是這樣，伺服系統(tǒng)增益過高會(huì)帶來共振，產(chǎn)生宏大的噪聲，形成電機(jī)猛烈的震動(dòng)。倡議把增益調(diào)得盡量低。馬達(dá)就不會(huì)亂叫了。由于大局部人運(yùn)用伺服的時(shí)分，都不需求很高的響應(yīng)。只需求保證馬達(dá)不發(fā)作共振就行了。

過高的增益還會(huì)帶來超速，過載，過流等等的問題。由于理想的計(jì)算值與實(shí)踐電機(jī)的才能還是有差距的， 包括電子元件的電流負(fù)荷才能和響應(yīng)才能等等。



資訊來源：汕頭羅克自動(dòng)化