伺服控制中的一些问题.pdfVIP

www.PLC 直流伺服电机的速度和位置控制原理是什么？ 运动伺服一般都是三环控制系统，从内到外依次是电流环、速度环和位置环。 1、首先电流环：电流环的输入是速度环PID 调节后的输出，我们称为“电流环给 定”，然后就是电流环的这个给定和“电流环的反馈”值进行比较，两者的差值在 电流环内做PID 调节，然后输出给电机，“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。 2、速度环：速度环的输入就是位置环PID 调节后的输出或者位置设定的前馈值， 我们称为“速度设定”，这个“速度设定”和“速度环反馈”值进行比较，两者的差值 在速度环做PID 调节（主要是比例增益和积分处理）后的输出就是上面讲到的“电 流环的给定”。速度环的反馈来自于编码器的反馈值再经过“速度运算器”得到的。 3、位置环：位置环的输入就是外部的脉冲（通常情况下，直接写数据到驱动器 地址的伺服例外），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”，设定和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器计算，算出的数值 再经过位置环的PID 调节（比例增益调节，无积分微分环节）后输出，该输出和 位置给定的前馈信号的合值就构成了上面讲的速度环的给定。位置环的反馈也来 自于编码器。 编码器安装于伺服电机尾部，它和电流环没有任何联系，它采样来自于电机的转 动而不是电机电流，和电流环的输入、输出、反馈都没有任何联系。而电流环是 在驱动器内部形成的，即使没有电机，只要在每相上安装模拟负载（例如电灯泡） 电流环就能形成反馈工作。 PID 各自对差值调节对系统的影响： www.91HMI.com www.PLC 1、单独的P （比例）就是将差值进行成比例的运算，它的显著特点就是有差调 节。有差的含义就是调节过程结束后，被调量不可能与设定值准确相等，它们之 间一定有残差，残差的具体值可以通过比例关系计算出。增加比例将会有效的减 小残差并增加系统响应，但容易导致系统激烈震荡甚至不稳定。 永磁同步电机伺服系统离不开对转子位置（或磁场）的检测和初始定位。只有检 测到初始转子实际空间位置后，控制系统才能正常工作。如果不能精确计算出初 始转子的位置，电机的起动转矩减弱，出现很大震动，且电机有暂时反向旋转的 可能。准确可靠的转子初始位置检测装置（比如旋转编码器）是永磁同步电机伺 服系统正常启动的必要条件。 系统第一次上电时，若检测到起动命令，首先检测U、V、W 的电平状态，判断 转子位于哪一区间，查表可获得转子磁极的位置，根据U，V，W 相的电平高低 的组合就可知道转子的区间范围。 0-60°60°-120°120°-180°180°-240°240°-320°320°-360° U111000 V001110 W100011 可以利用定时器/计数器配合光电编码器的输出脉冲信号来测量电机的转速。具 体的测速方法有M 法、T 法和M/T 法3 种。 M/T 法的计数值M1 和M2,都随着转速的变化而变化，高速时，相当于M 法测速， 低速时，M2=1，自动进入T 法测速。因此M/T 法的适用范围大于前两种，是目 前应用广泛的一种测速方法。工作中，在固定的T 时间内对光电编码器的脉冲计 数，在第一个光电编码器上升沿定时器