伺服三环控制介绍
三环控制原理
三环控制原理1、首先电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，我们称为“电流环给定”吧，然后呢就是电流环的这个给定和“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。
2、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，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后的值经过“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，无积分微分环节）后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，他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。
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，有差的意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，残差具体值您可以通过比例关系计算出。
增加比例将会有效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。
2、单独的I（积分）就是使调节器的输出信号的变化速度与差值信号成正比，大家不难理解，如果差值大，则积分环节的变化速度大，这个环节的正比常数的比例倒数我们在伺服系统里通常叫它为积分时间常数，积分时间常数越小意味着系统的变化速度越快，所以同样如果增大积分速度（也就是减小积分时间常数）将会降低控制系统的稳定程度，直到最后出现发散的震荡过程，。
描述直流伺服电机的三环控制系统结构
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伺服电机三环独立控制
伺服系统三环独立控制上海分公司技术组：徐少华一概述伺服系统在控制部分分为三个闭环，按照由里及外分别为：电流环、速度环、位置环，控制结构框图如下(以半闭环为例)：在三环控制结构里，一般情况下，我们都是以位置作为我们的最终控制对象，但是在某些特殊的情况下，我们需要将速度、扭距(和电流成正比关系)作为我们的最终控制对象，本文主要阐述三环独立控制的主要思路和调试注意点。
1、位置控制在伺服控制中，位置是最常用的控制对象，按照检测数据来源不同，可以分为全闭环和半闭环结构。
这种控制方式是利用伺服软件直接实现，也是在伺服应用中最为常用的控制形式，这里不作详细讨论。
2、速度控制将伺服电机进行速度控制，往往应用在某些车削中心的动力刀架上；此外在某些机床上需要提供恒速转台，此时就需要对伺服电机进行速度控制。
实现速度控制，主要使用PMC轴的速度控制来实现。
具体实现思路如下：选用轴控制指令10H(EC0g~EC6g)为速度控制方式，速度指令由PMC轴指令接口EIF0g~EIF15g给入，调速指令可以通过S代码的译码转换。
注意细节如下：速度指令值为正或负，控制速度旋转的方向；新指令的读入需要翻转轴控制指令读取信号EBUFg；速度控制的对象为伺服电机，因此，如果电机和转台或刀具之间有减速比，需要将电机转速和减速比一起考虑，换算出实际转台或刀具的控制速度；此外，伺服处于速度控制下时，位置环脱开，所以从速度控制切换至位置控制，首先需要进行参考点返回操作，以确立正确的坐标系。
3、扭距控制在一些生产加工中，如：造纸行业的卷纸轴，卷纸的扭距要求是恒定的，此外，在某些专机上，辅助加装零件时也需要外加恒定扭距。
此时就需要对于驱动该轴的电机实行恒扭距控制。
实现恒扭距控制，主要使用PMC轴的扭距控制功能。
具体的实现思路如下：将轴控制指令EC0g~EC6g设定为11H：扭距控制方式，最大进给速度指令由PMC轴指令接口EIF0g~EIF15g给入，扭距数据由EID0g~EID31g。
伺服电机三环控制系统调节方法
伺服电机三环控制系统调节方法
随着工业自动化程度的不断提高，伺服控制技术、电力电子技术和微电子技术的快速发展，伺服运动与控制技术也在不断走向成熟，电机运动控制平台作为一种高性能的测试方式已经被广泛应用，人们对伺服性能的要求也在不断提高。
一、三环控制原理
1、首先是电流环，此环完全在伺服驱动器内部进行，通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流，负反馈给电流的设定进行PID调节，从而达到输出电流尽量接近等于设定电流，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。
2、第二环是速度环，通过检测的伺服电机编码器的信号来进行负反馈
PID 调节，它的环内PID 输出直接就是电流环的设定，所以速度环控制时就包合了速皮环和电流环，换句话说任何棋式都必须使用电流环，电流环是控制的跟本，在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流（转矩）的控制以达到对速度和位置的相应控制。
3、第三环是位置环，它是最外环，可认在驱动器和伺服电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建，要根据实际情况来定。
由于位置控制环内部输出就是速度环的设定，位置控制模式下系统进行了所有 3 个环的运算，此时的系统运算量最大，动态响应速度也最慢。
伺服电机三环控制原理
伺服电机三环控制原理
伺服电机三环控制原理是一种常见的控制方法，它利用反馈信号来实现精确的位置控制。
在伺服电机的控制系统中，通常有三个环路：位置环、速度环和电流环。
位置环主要根据给定的位置信号与反馈的实际位置信号之间的差异来生成控制指令。
位置环的目标是使电机达到所需的位置，并根据反馈信息调整控制指令，使电机位置与给定位置尽可能接近。
速度环控制着电机的转速，通常通过比较给定的速度信号与反馈的实际速度信号来生成控制指令。
速度环的目标是使电机以所需的速度旋转，并根据反馈信息调整控制指令，使电机速度与给定速度尽可能接近。
电流环则是控制电机的输出电流，它通过比较给定的电流信号与反馈的实际电流信号来生成控制指令。
电流环的目标是使电机输出所需的电流，并根据反馈信息调整控制指令，使电机输出电流与给定电流尽可能接近。
这三个环路之间相互协调，通过不断调整控制指令来实现精确的位置控制。
一般情况下，位置环是最外层的环路，速度环处于中间，电流环位于内层。
通过这种层级结构，可以逐级调整控制指令，从而实现更准确的控制。
伺服电机三环控制原理在工业自动化、机器人等领域得到广泛应用。
它能够实现高精度、高速度的位置控制，使得伺服电机在各种应用中可以达到较好的性能和稳定性。
通过合理设计和调试，可以使电机响应速度快、控制精度高，并能适应各种工作条件。
伺服电机三环控制原理是一种常见且有效的控制方法，通过位置环、速度环和电流环的相互协作，实现了精确的位置控制。
它在工业自动化领域发挥着重要的作用，为各种应用提供了高性能和稳定性的控制解决方案。
伺服驱动器有几个控制环
关于伺服电机的三个环控制
（伺服电机一般为三个环控制，所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统）第1环最内的PID环就是电流环，此环完全在伺服驱动器内部进行，通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流，负反馈给电流的设定进行PID调节，从而达到输出电流尽量接近等于设定电流，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。
第2环是速度环，通过检测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节，它的环内PID输出直接就是电流环的设定，所以速度环控制时就包含了速度环和电流环，换句话说任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流(转矩)的控制以达到对速度和位置的相应控制。
第3环是位置环，它是最外环，可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或最终负载间构建，要根据实际情况来定。
由于位置控制环内部输出就是速度环的设定，位置控制模式下系统进行了所有3个环的运算，此时的系统运算量最大，动态响应速度也最慢。
伺服电机有较长的过载能力，有较小的转动惯量和大的堵转转矩。
伺服电机有很小的启动频率，能很快从最低转速加速到额定转
速。
伺服三环控制信号的原理
伺服三环控制信号的原理伺服三环控制信号是一种用于控制伺服系统运动的信号，由位置环、速度环和电流环三个环节组成。
它是一种实现位置、速度和电流三种闭环控制的方法，在工业自动化和机械控制领域有广泛的应用。
伺服三环控制信号的原理如下：1. 位置环控制：位置环是最外层的环节，它的目的是使伺服系统的位置与给定的目标位置保持一致。
位置传感器将实际位置反馈给控制器，控制器将实际位置与目标位置进行比较，并计算出位置误差。
位置误差经过一系列的滤波和放大后，通过PID控制器生成控制信号。
控制信号经过放大后驱动伺服电机，使其运动到目标位置。
当实际位置与目标位置一致时，位置误差为0，控制信号为零，伺服电机停止运动。
2. 速度环控制：速度环是在位置环的基础上进一步精细控制伺服系统的速度。
速度传感器将实际速度反馈给控制器，控制器将实际速度与目标速度进行比较，并计算出速度误差。
速度误差经过一系列的滤波和放大后，通过PID控制器生成控制信号。
控制信号经过放大后驱动伺服电机，使其保持目标速度运动。
当实际速度与目标速度一致时，速度误差为0，控制信号为零，伺服电机保持匀速运动。
3. 电流环控制：电流环是在速度环的基础上进一步精细控制伺服系统的电流。
电流传感器将实际电流反馈给控制器，控制器将实际电流与目标电流进行比较，并计算出电流误差。
电流误差经过一系列的滤波和放大后，通过PID控制器生成控制信号。
控制信号经过放大后驱动伺服电机，使其保持目标电流运动。
当实际电流与目标电流一致时，电流误差为0，控制信号为零，伺服电机保持稳定运行。
伺服三环控制信号的原理主要通过不断调节控制信号来改变伺服电机的运动状态，从而使实际位置、速度和电流与给定的目标值保持一致。
通过三个环节的组合控制，可以实现对伺服系统的高精度控制，提高系统的响应速度和稳定性。
总结来说，伺服三环控制信号的原理是通过位置环、速度环和电流环三个环节对伺服系统进行闭环控制，通过不断调节控制信号来使实际位置、速度和电流与给定的目标值保持一致，以实现对伺服系统的高精度控制。
伺服驱动三环控制的原理
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。
1、首先电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，我们称为“电流环给定”吧，然后呢就是电流环的这个给定和“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。
2、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，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后的值经过“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，无积分微分环节）后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，他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。
谈谈PID各自对差值调节对系统的影响：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，有差的意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，残差具体值您可以通过比例关系计算出。
增加比例将会有效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。
2、单独的I（积分）就是使调节器的输出信号的变化速度与差值信号成正比，大家不难理解，如果差值大，则积分环节的变化速度大，这个环节的正比常数的比例倒数我们在伺服系统里通常叫它为积分时间常数，积分时间常数越小意味着系统的变化速度越快，所以同样如果增大积分速度（也就是减小积分时间常数）将会降低控制系统的稳定程度，直到最后出现发散的震荡过程，。
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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。
1、电流环：电流环的输入是速度环PID调节后的输出，称为“电流环给定”，“电流环给定”和“电流环反馈”两者的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”就是电机每相的相电流，“电流环反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相上的霍尔元件（磁场感应变为电流电压信号）的反馈信号。
2、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，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后的值经过“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，无积分微分环节）后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，他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：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，有差的意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，残差具体值您可以通过比例关系计算出。
增加比例将会有效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。
2、单独的I（积分）就是使调节器的输出信号的变化速度与差值信号成正比，大家不难理解，如果差值大，则积分环节的变化速度大，这个环节的正比常数的比例倒数我们在伺服系统里通常叫它为积分时间常数，积分时间常数越小意味着系统的变化速度越快，所以同样如果增大积分速度（也就是减小积分时间常数）将会降低控制系统的稳定程度，直到最后出现发散的震荡过程。
这个环节最大的好处就是被调量最后是没有残差的。
3、PI（比例积分）
就是综合P和I的优点，利用P调节快速抵消干扰的影响，同时利用I调节消除残差。
4、单独的D（微分）就是根据差值的方向和大小进行调节的，调节器的输出与差值对于时间的导数成正比，微分环节只能起到辅助的调节作用，它可以与其他调节结合成PD和PID调节。
它的好处是可以根据被调节量（差值）的变化速度来进行调节，而不要等到出现了很大的偏差后才开始动作，其实就是赋予了调节器以某种程度上的预见性，可以增加系统对微小变化的响应特性。
5、PID综合作用可以使系统更加准确稳定的达到控制的期望。
伺服的电流环的PID常数一般都是在驱动器内部设定好的，操作使用者不需要更改。
速度环主要进行PI（比例和积分），比例就是增益，所以我们要对速度增益和速度积分时间常数进行合适的调节才能达到理想效果。
位置环主要进行P（比例）调节。
对此我们只要设定位置环的比例增益就好了。
位置环、速度环的参数调节没有什么固定的数值，要根据外部负载的机械传动连接方式、负载的运动方式、负载惯量、对速度、加速度要求以及电机本身的转子惯量和输出惯量等等很多条件来决定，调节的简单方法是在根据外部负载的情况进行大体经验的范围内将增益参数从小往大调，积分时间常数从大往小调，以不出现震动超调的稳态值为最佳值进行设定。
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当进行位置模式需要调节位置环时，最好先调节速度环（此时位置环的比例增益设定在经验值的最小值），调节速度环稳定后，在调节位置环增益，适量逐步增加，位置环的响应最好比速度环慢一点，不然也容易出现速度震荡。